メタロプロテイナーゼ

関連する読書

紹介

メタロプロテアーゼは、定量的金属イオンを保持する能力によって特徴付けられ、活性中心に金属イオンを含むプロテアーゼを指します。メタロプロテアーゼは、触媒メカニズムに金属を含む任意のプロテアーゼです。ほとんどのメタロプロテアーゼは亜鉛を必要としますが、一部はコバルトを必要とします。金属イオンは、三つのリガンドを介してタンパク質に配位します。金属イオンに配位するリガンドは、ヒスチジン、グルタミン酸、アスパラギン酸、リジン、アルギニンによって異なる場合があります。[clarification needed] 第四のリガンドは不安定な水分子によって占有されています。

機能

メタロプロテアーゼは、精製プロセス中に常に定量的金属イオンを保持し、通常の方法では除去できません。しかし、EDTAのようなキレート剤が精製プロセスに存在する場合、金属イオンも失われ、その結果、酵素活性が失われます。このイオンを再度追加することで、活性を回復できます。

成分

いくつかのメタロプロテアーゼとそれに含まれる金属イオンは、トリプシン（Ca）、膵臓レンネット（Ca）、カルボキシペプチダーゼ（Zn）、中性プロテアーゼ（Zn）、好熱性細菌プロテアーゼ（Ca、Zn）、およびコラーゲナーゼ（Ca、Zn）です。これらの酵素の最適pHは一般的に7から9の間です。

メタロプロテイナーゼと創傷治癒

メタロプロテアーゼは急性および慢性の創傷の両方に存在します。彼らとその阻害剤は、創傷の再上皮化に不可欠な細胞外マトリックスの分解と沈着を調節する上で重要な役割を果たします。過剰なプロテアーゼ活性は慢性の治癒しない創傷を引き起こします。創傷におけるメタロプロテアーゼの適時の発現と活性化は、成功した創傷治癒に不可欠です。メタロプロテアーゼは8つのファミリーに分けられ、これらのファミリー内で広範な相同性を示します。この相同性は、臨床試験におけるメタロプロテアーゼ阻害剤の初期の失敗と、メタロプロテアーゼ活性を調節するための代替アプローチの開発の一因となりました。メタロプロテアーゼノックアウトのマウスモデルは、創傷治癒反応の変化を示しますが、これらは微妙な表現型の変化である傾向があり、メタロプロテアーゼの基質特異性の重複とメタロプロテアーゼ間の補償を示唆しています。

メタロプロテイナーゼの発現と活性の調節

メタロプロテイナーゼの分泌と活性は高度に調節されています。正常な組織では、メタロプロテイナーゼは基底レベルで発現しています（もしあれば）。組織のリモデリングが必要な場合（例：創傷治癒）、メタロプロテイナーゼは迅速に発現し、活性化されることがあります。さまざまな異なる細胞型が皮膚内でメタロプロテイナーゼを発現します（角化形成細胞、線維芽細胞、内皮細胞、単球、リンパ球、マクロファージなどの炎症細胞）。メタロプロテイナーゼの発現は、サイトカイン、ホルモン、他の細胞型やECMとの接触を含むさまざまなシグナルに応じて誘導されることがあります。

メタロプロテアーゼ阻害剤

メタロプロテアーゼ阻害剤は、魚、頭足類、軟体動物、藻類、細菌など、多くの海洋生物に見られます。

組織メタロプロテイナーゼ阻害剤3（TIMP3）

組織メタロプロテイナーゼ阻害剤3（TIMP3）は、細胞外マトリックス（ECM）結合特性と、マトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）、アンリンクラー、メタロプロテアーゼ（ADAM）を含む広範な阻害基質のため、4つのTIMPの中で独特です。また、血小板反応性タンパク質モチーフ（ADAMTS）を持っています。メタロプロテアーゼ阻害機能に加えて、TIMP3は細胞外空間のタンパク質と相互作用し、さまざまな機能をもたらすことができます。