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基质金属蛋白酶

细胞外基质和基底膜重塑是癌细胞侵

袭转移过程中的关键环节，需借助于蛋白降

解酶的表达和激活。基质蛋白酶主要有以下

数种：丝氨酸蛋白酶类，包括血浆酶原激活

剂；半胱氨酸蛋白酶类，包括组织蛋白酶D

在内的溶酶体酶；金属蛋白酶类

(metalloproteinases)［1］。金属蛋白酶类

在肿瘤侵袭过程中的作用近年来倍受关注，

大量证据表明基质金属蛋白酶，特别是基质

金属蛋白酶-2(matrix

metalloproteinase-2，MMP-2)在肿瘤细胞

介导的细胞外基质降解中起关键作用，临床

研究表明，MMP-2活性和表达的增加与人类

多种恶性肿瘤侵袭转移潜能及预后密切相

关［2～4］。

一.MMP-2基因及其表达和激活的调节

MMP-2基因位于人类染色体16q21，由

13个外显子和12个内含子所组成，结构基

因总长度为27kb，与其他金属蛋白酶不同，

MMP-2基因5′旁侧序列促进子区域含有2

个GC盒而不是TATA盒［5］。MMP-2以前酶

原的形式由多种细胞分泌，如成纤维细胞、

巨噬细胞、内皮细胞和恶性肿瘤细胞等。与

其他金属蛋白酶相似，MMP-2分子含有氨基

末端片段、金属结合片段及羧基末端片段，

其中带有高度保守序列PRCGV/NPD的氨基末

端具有一个不配对的半胱氨酸残基，该残基

与激活位点的锌原子相互作用介导着MMP-2

的前体状态；金属结合片段是公认的锌结合

部位，其含旁侧有2个组氨酸的保守序列

HE-GH；羧基末端具有类似凝血酶的片段，

该片段的具体功能尚未明确。此外，MMP-2

还具有一个58个氨基酸残基组成的明胶结

合片段，此片段与纤维连接素的明胶结合Ⅱ

型基元相似［6］。目前认为，MMP-2表达和

功能的调节发生于转录、分泌、前酶原的激

活、细胞表面的结合以及与来源于肿瘤或宿

主细胞的MMP抑制剂的相互作用等多个不同

的水平。

MMP-2的转录调节与其他金属蛋白酶相

比具有一定的独特性，如佛波醇酯(phorbol

ester)通过AP-1位点的介导增加MMP-9和

间质胶原酶的表达，而MMP-2基因促进子区

域未能测得AP-1位点［5］；转化生长因子

-β1(TGF-β1)通过其抑制元素TIE抑制间

质胶原酶的表达［7］，而TGF-β1却能诱导

人类细胞株转录出高水平的MMP-2信使核糖

核酸(mRNA)［8］。此外，整合素受体和

TN(Tenascin)亦能诱导MMP-2的转录表达。

MMP-2在细胞外以前酶原的状态存在，体外

实验表明有机汞化合物和蛋白酶等均可通

过干扰氨基末端不配对半胱氨酸残基与激

活位点的锌原子间的相互作用，导致前酶原

氨基末端80个氨基酸片段的自身催化降解

转化成酶原，获得胶原溶解的活性，激活的

酶原进行自身蛋白降解，最终产生具有稳定

活性62KD酶，这种激活过程被称为“半胱

氨酸开关(cysteineswitch)”假说［9］。

由于膜型MMP即MT1-MMP的成功克隆和

排序，MMP-2在体内激活的受体机制已被基

本阐明。将MT1-MMP质粒转染入Cos-1细胞

株内后，MT1-MMP即表达于该细胞株的胞膜，

并导致MMP-2酶原的特异性激活［10］。研

究发现，MMP-2酶原的激活依赖于由

TIMP-2(tissueinhibitorof

metalloproteinase-2)与MT1-MMP结合始动

的一个三元复合体的形式，虽然高浓度的

TIMP-2抑制MMP-2的活性［11］。

MMPS活性调节的关键是TIMPS对其酶活

性的抑制作用。研究表明MMP-2及其前体均

可与TIMP-2结合，但结合位点并不相同。

MMP-2前体-TIMP-2复合体在不裂解的情况

下仍可被继续激活产生MMP-2活性，该活性

能被额外的TIMP-2完全抑制［12］。所以

MMP-2与TIMP-2的相对浓度最终决定MMP-2

胶原降解的能力。MMP-2的主要底物为Ⅳ型

胶原，其次还有Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ型胶原及纤

维连接素和弹性蛋白等。

二.MMP-2与恶性肿瘤的侵袭转移

体外实验结果显示，ras基因诱导的恶

性肿瘤细胞株的MMP-2表达增加，激活MMP-2

的