[科普中国]-明胶酶

明胶酶别称Ⅳ型胶原酶，属于金属蛋白酶家族成员，是能够降解Ⅳ型胶原的特异的一种基质水解酶。 MMPs是一组结构相似、以 ECM成分作为水解底物并依 赖 Zn**2+**的蛋白水解酶类 , 它们不仅能降解多数大分子细胞 外基质 , 还能激活生长因子和化学增活素 , 在维持正 常组 织自身稳 定方面 发挥重要 作用 。现 在已发 现的 MMPs有二十余种,按作用底物不同分五大类 。明胶酶除了具有 MMPs共有 的三个结构域之外, 它不同于其他 MMPs的一个独特之处就 是, 在催化区插入了 3个由 58个氨基酸组成的 Ⅱ型纤维结 合蛋白样重复序列。这些重复序列构成了胶原结合结构域 (c o l l a g e n-bi nd i ngd o ma i n s , CBDs ) , 能特异性地与胶原和其 他细胞外基质分子相互作用 , 与明胶和弹性蛋白有高度 的亲和力, 对降解底物时的定位非常重要, 决定其作用底物 的特异性, 是其发挥水解酶活性所必需的结构 。

原理明胶酶（gelatinase）或称Ⅳ型胶原酶（typeⅣcollagenase）属于金属蛋白酶家族成员，是能够降解Ⅳ型胶原的特异的一种基质水解酶，其活性与肿瘤细胞侵袭和转移密切相关，衡量药物对肿瘤细胞金属蛋白酶活性的影响是评价该药物抗侵袭作用的一个重要方面。人纤维肉瘤细胞HT1080能大量分泌分子量为72KD和92KD的两种明胶酶。将药液与肿瘤细胞金属蛋白酶提取液共浴，用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法可将这两种明胶酶按分子量大小分开，显示两条负染带，根据带的亮度和宽度可判断药物对金属蛋白酶活性的影响，用于抗侵袭和转移药物的作用及机理研究。

作用本金属蛋白酶提取液主要含72KD和92KD两种明胶酶，将金属蛋白酶提取液电泳后，在反应缓冲液中加入药物与胶条反应，经过足够长时间的温育后，加药者负染带不出现或减弱，则表明药物对明胶酶活性有抑制作用。此外还可将胶压膜处理后用激光光密度计在633nm处对负带扫描进行定量分析。

基因调控研究表明，明胶酶的表达 调节大致有以下3种水平：转录水平、酶原活化水 平和酶活性水平。明胶酶在体内的调节处于一种 微妙的平衡状态，其表达调控机制并不孤立，而是 彼此联系。以上3个环节的相互作用对于维持人 体MMPs的稳定具有重要意义。1

基因表达及其功能MMP一2基因表达产物主要由成纤维细胞、血管 内皮细胞、浆细胞、巨噬细胞和中性粒细胞产生。 MMP一2酶原的活化发生在细胞表面，由膜型基质。

金属蛋白酶(membrane—type matrix metalloprotein． ase，MT—MMP)启动，MTl一MMMIMP/MMP一2酶 原三元复合物形成后n1，MMP一2酶原变成相对分 子质量为64 ku的中间形式，破坏了MMP一2酶原 前肽结构域的稳定性，导致其自发性水解，释放出 其余的前肽结构域和活性MMP一2。 MMP一9基因表达产物主要由中性粒细胞、巨 噬细胞和单核细胞等产生，在炎症介质等刺激后 可增加MMP一9基因编码的mRNA及分泌分子质 量为92 ku的酶原，在Ca2+和zn2+存在条件下，经纤 维蛋白水解酶作用，切去N一端的80个氨基酸残基 肽段后即转变为分子质量为82 ku的活性形式。 MMP一2的主要作用底物是I、Ⅳ、V、Ⅶ、X型 胶原和明胶。MMP一9的主要作用底物是Ⅳ、V、 Ⅶ、X型胶原以及明胶和弹性蛋白等，并协同明胶 酶继续降解变性I、Ⅱ、Ⅲ型胶原，参与细胞外基 质的降解，即结缔组织的重塑和基膜的转换过 程哺3；影响骨小梁结构及骨生物力学性质；促进肿 瘤血管生成阳]。 在生理状态下，MMP一2与MMP一9基因表达水 平低，参与牙齿形成及萌出、骨组织生长及改建、 胚胎发育等；在病理过程中，基因表达水平增高， 与慢性炎症和骨吸收病变等相关。1

与肿瘤的发生国内外大量实验表明, 明胶酶在人类多种恶性肿瘤中都 有过表达的现象, 例如肝癌、胃癌、食管癌、结肠癌、乳腺癌、 宫颈癌、胰腺癌等。 J o o-Hy o nKi m 等通过对多种肝细胞 癌的细胞株中 MMPsmRNA的表达进行研究发现, MMP-2 在 8种不同肝癌细胞株中的表达均明显增高, 虽然 MMP-9 在各种肝癌细胞中未见表达, 但在癌组织中和患者血清中其 水平明显提高。并有学者认为血清 MMP-9可以作为肝细 胞癌的标志物 。 Co us s e nsLM等发现 MMP-9缺陷的 小鼠不易患鳞状上皮癌, 将可表达 MMP-9的骨髓细胞植入 这种小鼠的体内, 又能使其恢复患鳞癌的风险。与野生型小 鼠相比, MMP-9 缺陷小鼠其癌细胞扩增明显下降, 说明 MMP-9能产生生长启动信号。2

与肿瘤的转移活性的明胶酶能够破坏基底膜, 为肿瘤的侵袭、转移提 供条件。 Na k a mur aH等人在对人乳头状甲状腺癌的研究 中首次提出, MMP-2被活化的比例与肿瘤的转移有密切关 系。实验表明, 有淋巴结转移的癌组织中 p r o MMP-2激活 的比例远远高于没有转移的癌组织(p