MMP-2 inhibiittori. Matrixproteiinit muiden ECM proteiinien joukossa. Mikä verkosto!

<sup>Tämä  hyvä artikkeli  löytyi  hakuyrityksellä Tenascins in osteoporosis" 21.10.2014

Suomennosta.
LÄHDE:</sup>
Leung K. ⁶⁸Ga-1,4,7-Triazacyclononane-1,4,7-triacetic acid-c(RGDfK)-human serum albumin-tissue inhibitor of matrix metalloproteinase 2 fusion protein.
 Molecular Imaging and Contrast Agent Database (MICAD) [Internet]. Bethesda (MD): National Center for Biotechnology Information (US); 2004-2013..  2012 Feb 14 [updated 2012 May 24].

Poiminto. Excerpt

•  Extrasellulaarimatrixin (ECM)  adheesiomolekyylit (CAM) käsittävät  monimutkaisen verkoston., johon osallistuu  fibronektiinejä (FN), kollageenejä (COL), kondroitiineja, laminiineja, glykoproteiineja (gp), heparaansulfaattia(HS), tenaskiineja (TN) ja proteoglykaaneja (PG), jotka ympäröivät sidekudossoluja ja niitä  erittää pääasiassa  fibroblastit, kondroblastit ja ostoblastit.

Extracellular matrix (ECM) adhesion molecules consist of a complex network of fibronectins, collagens, chondroitins, laminins, glycoproteins, heparin sulfate, tenascins, and proteoglycans that surround connective tissue cells, and they are mainly secreted by fibroblasts, chondroblasts, and osteoblasts (1).

•  Soluadheesiomolekyylejä pidetään solun migraatiolle välttämättöminä säätelijöinä, samoin  ne ovat välttämättömiä differentiaation, kudosintegriteetin ja remodelaation  säätelijöinä.  Nämä adheesiomolekyylit  omaavat osaa  tulehduksessa ja aterogeneesissä, mutta myös pahanlaatuisten solujen  invasoitumisessa ja metastasoitumssessa isäntäkehossa. 

Cell substrate adhesion molecules (CAM)  are considered essential regulators of cell migration, differentiation, and tissue integrity and remodeling. These molecules play a role in inflammation and atherogenesis, but they also participate in the process of invasion and metastasis of malignant cells in the host tissue (2).

(Kommentti: ESIMERKKI  soluadheesiomolekyyleistä CAM  http://www.nature.com/emm/journal/v44/n7/images/emm201247f1.jpg Cell adhesion molecules (CAMs) are involved in cell-cell and cell-extracellular matrix binding. The major classes of cell adhesion molecules are the integrins, cadherins, selectins and the immunoglobulin superfamily (N-CAM, ICAM, VCAM etc). In addition to their adhesive functions, cell adhesion molecules modulate signal transduction pathways by interacting with molecules such as receptor tyrosine kinases, Rho-GTPase and components of the Wnt signaling pathway.)

• TUUMORISOLUT kiinnittyvät  extrasellulaariseen matrixiin (ECM) , joka  antaa niille  matrixmiljöötä, jossa tuumorisolut pääsevät tunkeutumaan alla sidekudoksen  basaalikalvon (-laminan)  ja  allaolevan soluvälistrooman läpi.   Tuumorisolujen aikaansaama matrixmetalloproteiinaasien (MMP)    tai muiden proteaasien  kovasti noussut   ilmenemä antaa  tuumorisoluille  mahdollisuuden  päästä verisuonten sisään ja verenkiertoon, kun basaalikalvo ja extrasellulaarimatrix (ECM)  ovat  hajonneet.. Useat  MMP -perheistä osallistuvat  aterogeneesiin, sydäninfarktiin, angiogeneesiin ja tuumorin invaasioon ja metastasoitumiseen.  Normaalisoluissa MMP-expressio on hyvin tarkasti säätynyttä- esimerkkinä trofoblastit, osteoklastit, neutrofiilit ja makrofagit. Muta kohonneita MMP-pitoisuuksia on havaittu tuumoreissa, mikä liittyy huonoon ennusteeseen
  

 Tumor cells adhere to the ECM, which provides a matrix environment for permeation of tumor cells through the basal lamina and underlying interstitial stroma of the connective tissue. Overexpression of matrix metalloproteinases (MMPs) and other proteases by tumor cells allows intravasation of tumor cells into the circulatory system after degrading the basement membrane and ECM (3). Several families of MMPs are involved in atherogenesis, myocardial infarction, angiogenesis, and tumor invasion and metastases (4-7). 
MMP expression is highly regulated in normal cells, such as trophoblasts, osteoclasts, neutrophils, and macrophages. Elevated levels of MMPs have been found in tumors associated with a poor prognosis for cancer patients (8).

• On olemassa neljä endogeenia kudosestäjää näille mmetalloproteinaaseille (TIMP). Ne säätävät  matrixmetalloproteinaasien aktiivisuutta mikä johtaa  tuumorikasvun ja matastasoitumisen  estoon

There are four members of endogenous tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs), which regulate the activity of MMPs leading to inhibition of tumor growth and metastasis (9, 10).

• TIMP-2 on  angiogeneesin bifunktionaalinen inhibiittori(1)  N-terminaalilla  estämällä  MMP-aktiivisuutta  ja endoteelisolun proliferaatiota sitoutumalla   alfa3beeta integriiniin. .ja (2)  MMP:stä  riippumattomasti  se omaa antiangiogeenisyyttä   C-terminaalilla.

 TIMP-2 (TIMP2) is a bifunctional inhibitor of angiogenesis
 by inhibition of proteinase activity of MMPs and endothelial cell proliferation via binding to α₃β₁ (the N-terminal domain) and by MMP-independent anti-angiogenic activity (the C-terminal domain) (11, 12).

•  Kang et al.  tekivät fuusioproteiinin  HSA-TIMP2. liittäen  TIMP2:n   N-terminaalisen domaanin ihmiseerumin albumiinin  C-terminaaliin (HSA)  ja transfektoivat sen hiivaan, ja sitä erittyi   helposti.  Tässä eriteproteiinissa HSA-TIMP2 oli säilynyt C- terminaalin  anti- angiogeeninen ominaisuus ja hieman MMP-inhibitorista aktiivisuutta N-päädyssä.

 Kang et al. (13) fused the N-terminal domain of TIMP2 to the C-terminus of human serum albumin (HSA) to form HSA/TIMP2 fusion protein (HSA-TIMP2), which is readily secreted by the transfected yeast Saccharomyces cerevisiae. HSA-TIMP2 retains its anti-angiogenic activity at the C-terminal domain with little MMP inhibitory activity at the N-terminal domain.

• Lee et al.  jatkoivat fuusioproteiinitutkimuksia ja havaitsivat koe-eläimessä  maksimaalisesti   inhiboitumatonta  tuumorikasvua.

Lee et al. (14) have evaluated Cy5.5-HSA/TIMP2 (Cy5.5-HSA-TIMP2) for in vivo near-infrared (NIR) fluorescence imaging of rat prostate MLL tumors in nude mice showing maximum tumor accumulation at 2 d after injection.

•  INTEGRIINIT ovat  heterodimeerisiä glykoproteiineja solun pinnalla ja ne välittävät monenlaisia biologisia tapahtumia kutien solu-solu ja  ja solu- matrix interaktioita. INTEGRIINIT  muodostuvat  alfa ja beeta alayksiköistä ja ne ovat tärkeitä solun adheesiossa ja signaalin johtamisessa.   α_vβ₃ integriini on  huomattavin reseptori tuumorin kasvun, invasiivisuuden, metastasoitumisen, tuumorin aiheutaman angiogeneesin, tulehduksen, osteoporoosin ja nivelreuman ollessa kyseessä.  yhteydessä.   Tuumorisoluissa ja aktivoituneissa endoteelisoluissa on α_vβ₃ integriinin (vitronektiini)   ilmenemä vahvaa, kun taas lepäävissä endoteelisoluissa ja usiemmissa normaalikudoksissa  sen ilmenemä on heikkoa.

 Integrins are a family of heterodimeric glycoproteins on cell surfaces that mediate diverse biological events involving cell–cell and cell–matrix interactions (15).
 Integrins consist of an α and a β subunit and are important for cell adhesion and signal transduction. The α_vβ₃ integrin is the most prominent receptor affecting tumor growth, tumor invasiveness, metastasis, tumor-induced angiogenesis, inflammation, osteoporosis, and rheumatoid arthritis (16-21).
 Expression of the α_vβ₃ integrin is strong on tumor cells and activated endothelial cells, whereas expression is weak on resting endothelial cells and most normal tissues. 
α_Vβ₃ is a type of integrin that is a receptor for vitronectin.^[1] It consists of two components, integrin alpha V and integrin beta 3 (CD61), and is expressed by platelets. Furthermore it is a receptor for phagocytosis on macrophages or dendritic cells.^[2]
Inhibitors like etaracizumab may be used as antiangiogenics.

• RGD- sekvenssiä käyttää tunnistusmotiivina ECM-proteiinit vitronektiini, fibrinektiini,  laminiini ja kollageeni, kun ne sitoutuvat useisiin integriineihin.   α_vβ₃ antagonisteja on tutkittu  anti-tuumoriaineina ja anti-angiogeenisinä aineina. useita RGD- peptidejä on käytetty isotoopeilla merkattuna tuumorien ja tuumoriangiogeneesin tutkimuksissa, esim  glioblastoman tutkimukseen on tekniikkaa sovellettu. .. Etaracizumabi on  vitronektiinin  antagonisti ja antiangiogeneesiaineena käytetty.

 The peptide sequence Arg-Gly-Asp (RGD) has been identified as a recognition motif used by extracellular matrix proteins (vitronectin,fibronectin,  laminin, and collagen) to bind to a variety of integrins, including α_vβ₃. The α_vβ₃ antagonists are being studied as anti-tumor and anti-angiogenic agents (18, 22, 23).  Various radiolabeled RGD peptides (antagonists) have been introduced for imaging of tumors and tumor angiogenesis (24).
Choi et al. (25) conjugated multiple c(RGDfK) peptides to HSA-TIMP2 to enhance the binding capacity of the protein (RGD-HSA-TIMP2) to tumors and their vasculatures. ⁶⁸Ga-NOTA-RGD-HSA-TIMP2 and ⁶⁸Ga-NOTA-HSA-TIMP2 have been studied as potential positron emission tomography (PET) probes for imaging α_vβ₃ integrin receptors in nude mice bearing human glioblastoma U87MG tumors.

• Suomalaista tekstiä INTEGRIINEISTÄ:  (Wikipedia) Kuva ja selitys.

Integriini

Integriinin kaavamainen rakenne

Integriinit ovat tarttumisreseptoreja, jotka läpäisevät solukalvon. Ne yhdistävät solun tukirangan soluväliaineeseen. Integriinit läpäisevät solukalvon yhden kerran, suurin osa niistä sijaitsee solun ulkopuolella.
Kaikki integriinit koostuvat kahdesta eri proteiinista, α- ja β-integriinistä. Sekä α-, että β-alayksiköitä ja niiden muodostamia reseptoreita kutsutaan integriineiksi.
 Integriinit voidaan ryhmitellä esimerkiksi tärkeimmän reseptorinsa mukaan kollageeni-, laminiini-, fibronektiini-, tenaskiini-, fibrinogeeni-, vitronektiini- ja tulehdussolujen solu-solureseptoreihin. Yleensä integriinit kiinnittyvät useampaan kuin yhteen soluväliaineen proteiiniin. Myös yhdenlaisella soluväliaineen proteiinilla voi olla useita eri integriinejä reseptoreinaan.
Integriinit ankkuroivat soluja kiinni kudoksiin ja niillä on myös tehtävä solujen liikkuessa kudoksissa. Solut käyttävät niitä myös saadakseen tietoa ympäristöstään siten, että integriinin kiinnittyminen ligandiinsa saa aikaan viestin välittymisen soluun. Integriinit tunnistavat ligandissaan kohdan, joka muodostuu kolmesta aminohaposta ja kiinnittyvät tähän.
 Esimerkiksi fibronektiinistä on löydetty arginiini-glysiini-asparagiinihappojakso (RGD-jakso), joka yleensä sijaitsee proteiinista ulostyöntyvässä lenkissä. Tähän jaksoon perustuu solujen vuorovaikutus useiden proteiinien kanssa, jotka sijaitsevat soluväliaineessa. Kaikki integriinit eivät kuitenkaan tunnista RGD-jaksoa, vaan käyttävät muita tunnistuskohtia. Soluviljelmissä solut tarttuvat soluväliaineeseen tarttumis- eli fokaaliadheesiokohtien avulla. Tällöin integriinejä kerääntyy yhteen. Samalla solun sisällä solun tukirangan proteiineja kerääntyy samaan kohtaan ja liittävät integriinejä aktiinisäikeisiin.
Eri integriinien esiintyminen kudoksissa vaihtelee, ja niiden puute tai mutaatio voi aiheuttaa erilaisia sairauksia. Esimerkiksi kollageenireseptoreja on epiteelisoluissa, verihiutaleissa, rustoissa ja luussa. Laminiinireseptoreita on useissa eri kudoksissa.
Alayksikön α3β1 puutteen on huomattu aiheuttavan poistogeeniselle hiirelle muun muassa keuhkojen ja munuaisten kehityshäiriöitä. Ihmiselle mutaatio laminiinireseptorissa α6β4 aiheuttaa ihon rakkulasairauden. Fibronektiinireseptoreja ja vitronektiinireseptoreja esiintyy muun muassa epiteelisoluissa parantuvassa haavassa.
Solujen liikkuminen on yhteistoimintaa tarttumisreseptoreiden ja solun tukirangan välillä. Solujen vaellusta väliainetta pitkin kutsutaan solumigraatioksi. Solukalvosta syntyy laskos, lamellipodi, jonka eteenpäintyöntyvään kärkeen muodostuu uusi fokaaliadheesio. Fokaaliadheesiossa integriinit kiinnittyvät soluväliaineseen. Liikkumisen saa aikaan aktiinin ja myosiinin liike. Liikkumiselle ei ole välttämätöntä, että vanhat fokaaliadheesiot puretaan, vaan solu voi repäistä itsensä irti.

• Heino, J., Vuento, M.: Solubiologia. Porvoo: WSOY, 2004. ISBN 951-0-28955-8

• Reseptorit