< Terug naar vorige pagina
Project
Structurele en functionele vergelijken van MMP-9 vormen
De matrixmetalloproteïnasen (MMPs) vormen een familie van vrije en membraangebonden, zink-afhankelijke endopeptidasen. Bij de mens omvat deze groep meer dan 20 multidomeinenzymen met ondermeer collagenasen, gelatinasen, metalloelastasen, matrilysinen, stromelysinen en membraangebonden MMPs. Deze proteasen worden geassocieerd met fysiologische processen zoals voortplanting, organogenese, botremodelering, vasculogenese en wondheling. Daarnaast, zijn ze betrokken bij verschillende pathologische processen zoals de invasie en metastasering van kankercellen, alsook cardiovasculaire-, hersen- en longaandoeningen.
MMPs bestaan uit meerdere specifieke domeinen: een propeptide, een katalytisch en zink-bindend domein en een hemopexinedomein. De plaats van actieve proteolyse wordt gevormd door combinatie van het katalytisch en het zink-bindend domein. Het hemopexinedomein stelt het MMP in staat om te binden aan andere proteïnen, inclusief substraten, celreceptoren en inhibitoren (TIMPs). Eén van de meest complexe en meest unieke MMPs is MMP-9 of gelatinase B. Vooreerst heeft MMP-9, zoals alle gelatinases, een extra fibronectinedomein, dathet binden en de degradatie van grote substraten (bijv. gelatine) toelaat. Ten tweede bevat MMP-9 een uniek, centraal linkerdomein (O-geglycosyleerd domein) dat het molecule een hoge graad van flexibiliteit bezorgt.Deze beweeglijkheid is nodig voor het glijden langs lange collageenfibrillen. Ten slotte komt MMP-9 ook voor als een multimeer enzymen, naast de monomerische vorm.
De literatuur inzake MMP-9 neemt elk jaar exponentieel toe, waardoor het maken van een overzicht een uitdaging vormt. Om deze reden maakten we een selectieve samenvatting van de MMP-9 literatuur van de voorbije tien jaar. Ondanks het belang van MMP-9, werd duidelijk dat veel informatie omtrent de structuur en functie van MMP-9 nogsteeds ontbreekt. De kennis van de exacte structuur van MMP-9 is beperkt tot de N-terminale en C-terminale domeinen. Over multimere vormen van MMP-9 zijn de gegevens gering. Voor de studie van het homomultimere MMP-9 produceerden we aanzienlijke hoeveelheden van een stabiele MMP-9 mutant en optimaliseerden we een methode om MMP-9 monomeren en multimeren te scheiden. Biochemische en biofysische technieken werden gebruikt om meerinformatie te bekomen over de trimere structuur van MMP-9. Via vergelijkende analysen van de structuur en functie stelden we vast dat het trimere MMP-9 sterker bindt aan TIMP-1 dan monomeren. Aangezien neutrofiele granulocyten gekend zijn voor de productie van TIMP-vrije MMP-9, duidt onze waarneming mogelijks op verschillende fysiologische functies voor MMP-9 trimeren en monomeren in processen zoals inflammatie, invasie van kankercellen, metastase en angiogenese.
In de voorbije 20 jaar werden reeds verschillende MMP inhibitoren (MMPIs) ontwikkeld. Tegen alle verwachtingen in scoorden MMPIs slecht in klinische studies wegens ernstigebijwerkingen. Een van de voornaamste redenen is waarschijnlijk de lage selectiviteit van MMPIs, wat resulteert in een verstoring van proteolytische netwerken en inhibitie van zogenaamde antitargets. Nieuwe strategieën voor het gebruik van MMPs als doelwitten in de ontwikkeling van geneesmiddelen zijn (i) de ontwikkeling van meer specifieke inhibitoren dieeen beperkte functie van het MMP beïnvloeden en (ii) het alternatief gebruik van MMPs. Bijvoorbeeld, door het gebruik van fluorogene natuurlijke substraten voor de detectie van inhibitoren, in de plaats van kleine peptiden, werden inhibitoren van het fibronectinedomein geïdentificeerd. Alternatieve strategieën omvatten ondermeer het uitbuiten van de aanwezigheid van actief MMP-9 in ziek weefsel voor de activatie van geneesmiddelen. Met oog op deze strategie werkten we aan de ontwikkeling van nanopartikels geladen met een MMP-9 substraat.
MMPs bestaan uit meerdere specifieke domeinen: een propeptide, een katalytisch en zink-bindend domein en een hemopexinedomein. De plaats van actieve proteolyse wordt gevormd door combinatie van het katalytisch en het zink-bindend domein. Het hemopexinedomein stelt het MMP in staat om te binden aan andere proteïnen, inclusief substraten, celreceptoren en inhibitoren (TIMPs). Eén van de meest complexe en meest unieke MMPs is MMP-9 of gelatinase B. Vooreerst heeft MMP-9, zoals alle gelatinases, een extra fibronectinedomein, dathet binden en de degradatie van grote substraten (bijv. gelatine) toelaat. Ten tweede bevat MMP-9 een uniek, centraal linkerdomein (O-geglycosyleerd domein) dat het molecule een hoge graad van flexibiliteit bezorgt.Deze beweeglijkheid is nodig voor het glijden langs lange collageenfibrillen. Ten slotte komt MMP-9 ook voor als een multimeer enzymen, naast de monomerische vorm.
De literatuur inzake MMP-9 neemt elk jaar exponentieel toe, waardoor het maken van een overzicht een uitdaging vormt. Om deze reden maakten we een selectieve samenvatting van de MMP-9 literatuur van de voorbije tien jaar. Ondanks het belang van MMP-9, werd duidelijk dat veel informatie omtrent de structuur en functie van MMP-9 nogsteeds ontbreekt. De kennis van de exacte structuur van MMP-9 is beperkt tot de N-terminale en C-terminale domeinen. Over multimere vormen van MMP-9 zijn de gegevens gering. Voor de studie van het homomultimere MMP-9 produceerden we aanzienlijke hoeveelheden van een stabiele MMP-9 mutant en optimaliseerden we een methode om MMP-9 monomeren en multimeren te scheiden. Biochemische en biofysische technieken werden gebruikt om meerinformatie te bekomen over de trimere structuur van MMP-9. Via vergelijkende analysen van de structuur en functie stelden we vast dat het trimere MMP-9 sterker bindt aan TIMP-1 dan monomeren. Aangezien neutrofiele granulocyten gekend zijn voor de productie van TIMP-vrije MMP-9, duidt onze waarneming mogelijks op verschillende fysiologische functies voor MMP-9 trimeren en monomeren in processen zoals inflammatie, invasie van kankercellen, metastase en angiogenese.
In de voorbije 20 jaar werden reeds verschillende MMP inhibitoren (MMPIs) ontwikkeld. Tegen alle verwachtingen in scoorden MMPIs slecht in klinische studies wegens ernstigebijwerkingen. Een van de voornaamste redenen is waarschijnlijk de lage selectiviteit van MMPIs, wat resulteert in een verstoring van proteolytische netwerken en inhibitie van zogenaamde antitargets. Nieuwe strategieën voor het gebruik van MMPs als doelwitten in de ontwikkeling van geneesmiddelen zijn (i) de ontwikkeling van meer specifieke inhibitoren dieeen beperkte functie van het MMP beïnvloeden en (ii) het alternatief gebruik van MMPs. Bijvoorbeeld, door het gebruik van fluorogene natuurlijke substraten voor de detectie van inhibitoren, in de plaats van kleine peptiden, werden inhibitoren van het fibronectinedomein geïdentificeerd. Alternatieve strategieën omvatten ondermeer het uitbuiten van de aanwezigheid van actief MMP-9 in ziek weefsel voor de activatie van geneesmiddelen. Met oog op deze strategie werkten we aan de ontwikkeling van nanopartikels geladen met een MMP-9 substraat.
Datum:1 okt 2009 → 21 nov 2013
Trefwoorden:matrix metalloproteinase-9, posttranslational modification, recombinant expression
Disciplines:Immunologie
Project type:PhD project