MMP—9在恶性肿瘤表达调控机制研究进展(1)
基金项目：湖南省自然科学省市联合基金(No.12JJ9030)
摘要：基质金属蛋自酶家族的一员MMP-9，在恶心肿瘤中，作用于基底膜与胞外基质中的IV型胶原，在肿瘤的侵袭和转移中起到了重要的作用。研究表明，MMP-9结构中存在大量顺势作用元件，使其具有纷杂多样的调控机制。而对其结构性质研究，探讨其作用机制。
关键词：恶性肿瘤 表达调控 MMP-9
恶性肿瘤细胞具有浸润和转移能力，从而进行无限扩增，通过降解基底膜和细胞外基质来侵染其他组织与细胞。基质金属蛋白酶(MMPs)作用于纤维网架分子，存在于基底膜和胞外基质的底膜。MMP-9属于基质金属蛋白酶众大家族中的一种，通过降解W型胶原来发挥其作用。在许多恶性肿瘤中，存在MMP-9，其表现为过量表达，并且与恶性肿瘤的侵袭和浸润转移有密切关系。
MMPs家族现发现有20多个成员，均为内切酶并依赖锌[1]，可以把MMPs家族分为以下几类：明胶酶、胶原酶、膜型MMPs、间质溶解素和其它。明胶酶有MMP-2、7、9；胶原酶类有MMP-1、8；间质溶解素有3、10、11。MMPs的结构主要含锌有高度保守的催化域、前导肽、信号肽、一个血红蛋白结构和特性结构域。MMP-9的结构由类血红蛋白结构域、催化域、V型胶原酶结构域、纤维蛋白结合域组成。正常细胞中同样存在MMP-9，MMP-9在恶性肿瘤中是过量表达的[2]。
, http://www.100md.com
MMPs在细胞外的主要功能是降解胞外基质，是将N端结构切除80个氨基酸后形成的具有活性的基质金属蛋白酶，参与很多生理活动，如修复组织、生长发育。有研究表明，MMPs过表达引起风湿性关节炎、骨关节病和恶性肿瘤。
MMP-9在恶性肿瘤中过表达的调控机制，MMP-9基因长度为4506bp，在人染色体20q-q13，5′端长2191 bp，含有许多顺式作用元件，现阶段检定的有：TRE效应元件、PEA3位点、NF-κB位点GT盒及GA盒[3]。因为存在以上多指顺式作用因子与反式作用因子互相结合作用，具有反映多样性，调控也是相当的复杂。研究表明，MMP-9的TRE效应元件是TPA作用于肿瘤细胞的主要原因[4]。抑制MMP-9相关的基因，也可以使肿瘤细胞得到抑制。在MMP-9结构域中发现3个相同的含有AP-1结合位点的TRF效应元件，但只有最近的效应软件起到主要作用，可以使MMP-9进行转录激活。TRF效应元件的位置决定了所参与的过程，并且与其数量的多少无关。TRE效应元件与AP-1蛋白家族成员结合，如JunB、 c-Fos和c-Jun等，可以激活MMP-9在恶性肿瘤中的转录。当TRE效应元件发生改变，对c-Jun产生微量的影响，得出v-Src激活恶性肿瘤中的有可能是其他途径。经相关研究，MMP-9结构中的GT盒参与了v-Src对MMP-9转录的影响，突变GT盒，v-Src的作用则失效，但v-Src仍对TPA顺式作用元件有作用。当改变Sp-1位点和NF-κB位点，TPA不能激活对MMP-9的转录，可以抑制v-Src。结果推断出TPA的作用有可能首先参与转录激活MMP-9。MMP-9在恶性肿瘤中的调控是特殊的。恶性肿瘤对其他组织、细胞的侵袭、转移是有许多因子控制的。
, 百拇医药
TIMP-1属于MMPs家族的一个成员。研究表明，TIMP-1通过与MMPs的锌活性位点结合，从而抑制了相关酶的活性。蛋白分子NGAL保护被TIMP-1抑制的MMP-9进行转录。通过研究推断其可能是NGAL蛋白分子以二硫键与MMP-9先结合，抑制TIMP-1对MMP-9的作用[5-7]。可能存在空间差异的问题，TIMP-1与酶的锌活性位点结合，还与C端类血红蛋白结构域结合，仍旧可以降解胞外基质[8]。MMP-9的表达量在恶性肿瘤中参与胃癌血管的生成，参与了胃癌的各种生理活动。研究表明，MMP-9的表达与胃癌肿瘤细胞的转移率、侵袭程度有关，在胃癌浸润转移过程中与MMP-2协同作用，使胃癌细胞进一步扩散。肿瘤细胞的生长需要充足的营养和氧气，故新血管的形成为肿瘤细胞提供生长的必需品。
VEGF属于血小板源性生长因子的一种，通过刺激血管细胞的有丝分裂，促进血管的发生。VEGF是一种同源二聚体糖蛋白，在体内高度保守，两条分子量为23kDa的单链通过二硫键结合。根据mRNA剪切方式的差异可以分为VEGFltiS、VEGF121、VEGF189、VEGF20ti、VEGF145[9-11]。
, 百拇医药
研究表明，MMP-9能水解肿瘤细胞表面的明胶、IV型胶原等，破坏基底膜屏障，促进肿瘤细胞浸润转移。MMP-9在肿瘤细胞中存在两种分泌方式：一是肿瘤细胞自己分泌MMP-9，二是周围细胞或组织分泌MMP-9。在正常人体内MMP-9低表达，在肿瘤细胞中高表达，故MMP-9在胃癌细胞中过表达。肿瘤血管主要原因是内皮细胞与肿瘤细胞互相作用，胃癌血管生成有两方面的原因控制，一、细胞生长因子；二、肿瘤细胞自我分泌生长因子。血管在恶心肿瘤中加速生长，VEGF在恶心肿瘤血管的形成中起到重要作用。实验表明，在胃癌细胞中，VEGF表达高于其他细胞和组织[12]，VEGF影响肿瘤细胞的浸润和转移。VEGF能促进MMPs高表达，从而对肿瘤细胞的浸润和转移产生影响[13-14]。在胃癌细胞中，VEGF与MMP-9、MMP-2的表达成正比，新血管的形成与肿瘤细胞的浸润和转移有关[15]。VEGF诱导细胞表达nWMPs或降解细胞质基质，增大肿瘤细胞的透过性，使肿瘤细胞侵袭其他细胞、组织。
高迁移率族蛋白(HMGs)属于一种非染色质组蛋白，分为HMGN、HMGB、HMGA三种，主要作用于基因转录调控等过程。在恶性肿瘤细胞中，当HMGs过表达时，MMP-9的表达量与其正相关，肿瘤浸润深度增大，分化程度增加。在恶性肿瘤患者中，HMGA2， MMP-9蛋白的表达率影响患者的生存率。MMP-9与HMGA2互相结合、互相作用，在肿瘤细胞的生长、侵袭和转移过程中起到重要作用。, 百拇医药(肖美华 梁庆模)
摘要：基质金属蛋自酶家族的一员MMP-9，在恶心肿瘤中，作用于基底膜与胞外基质中的IV型胶原，在肿瘤的侵袭和转移中起到了重要的作用。研究表明，MMP-9结构中存在大量顺势作用元件，使其具有纷杂多样的调控机制。而对其结构性质研究，探讨其作用机制。
关键词：恶性肿瘤 表达调控 MMP-9
恶性肿瘤细胞具有浸润和转移能力，从而进行无限扩增，通过降解基底膜和细胞外基质来侵染其他组织与细胞。基质金属蛋白酶(MMPs)作用于纤维网架分子，存在于基底膜和胞外基质的底膜。MMP-9属于基质金属蛋白酶众大家族中的一种，通过降解W型胶原来发挥其作用。在许多恶性肿瘤中，存在MMP-9，其表现为过量表达，并且与恶性肿瘤的侵袭和浸润转移有密切关系。
MMPs家族现发现有20多个成员，均为内切酶并依赖锌[1]，可以把MMPs家族分为以下几类：明胶酶、胶原酶、膜型MMPs、间质溶解素和其它。明胶酶有MMP-2、7、9；胶原酶类有MMP-1、8；间质溶解素有3、10、11。MMPs的结构主要含锌有高度保守的催化域、前导肽、信号肽、一个血红蛋白结构和特性结构域。MMP-9的结构由类血红蛋白结构域、催化域、V型胶原酶结构域、纤维蛋白结合域组成。正常细胞中同样存在MMP-9，MMP-9在恶性肿瘤中是过量表达的[2]。
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MMPs在细胞外的主要功能是降解胞外基质，是将N端结构切除80个氨基酸后形成的具有活性的基质金属蛋白酶，参与很多生理活动，如修复组织、生长发育。有研究表明，MMPs过表达引起风湿性关节炎、骨关节病和恶性肿瘤。
MMP-9在恶性肿瘤中过表达的调控机制，MMP-9基因长度为4506bp，在人染色体20q-q13，5′端长2191 bp，含有许多顺式作用元件，现阶段检定的有：TRE效应元件、PEA3位点、NF-κB位点GT盒及GA盒[3]。因为存在以上多指顺式作用因子与反式作用因子互相结合作用，具有反映多样性，调控也是相当的复杂。研究表明，MMP-9的TRE效应元件是TPA作用于肿瘤细胞的主要原因[4]。抑制MMP-9相关的基因，也可以使肿瘤细胞得到抑制。在MMP-9结构域中发现3个相同的含有AP-1结合位点的TRF效应元件，但只有最近的效应软件起到主要作用，可以使MMP-9进行转录激活。TRF效应元件的位置决定了所参与的过程，并且与其数量的多少无关。TRE效应元件与AP-1蛋白家族成员结合，如JunB、 c-Fos和c-Jun等，可以激活MMP-9在恶性肿瘤中的转录。当TRE效应元件发生改变，对c-Jun产生微量的影响，得出v-Src激活恶性肿瘤中的有可能是其他途径。经相关研究，MMP-9结构中的GT盒参与了v-Src对MMP-9转录的影响，突变GT盒，v-Src的作用则失效，但v-Src仍对TPA顺式作用元件有作用。当改变Sp-1位点和NF-κB位点，TPA不能激活对MMP-9的转录，可以抑制v-Src。结果推断出TPA的作用有可能首先参与转录激活MMP-9。MMP-9在恶性肿瘤中的调控是特殊的。恶性肿瘤对其他组织、细胞的侵袭、转移是有许多因子控制的。
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TIMP-1属于MMPs家族的一个成员。研究表明，TIMP-1通过与MMPs的锌活性位点结合，从而抑制了相关酶的活性。蛋白分子NGAL保护被TIMP-1抑制的MMP-9进行转录。通过研究推断其可能是NGAL蛋白分子以二硫键与MMP-9先结合，抑制TIMP-1对MMP-9的作用[5-7]。可能存在空间差异的问题，TIMP-1与酶的锌活性位点结合，还与C端类血红蛋白结构域结合，仍旧可以降解胞外基质[8]。MMP-9的表达量在恶性肿瘤中参与胃癌血管的生成，参与了胃癌的各种生理活动。研究表明，MMP-9的表达与胃癌肿瘤细胞的转移率、侵袭程度有关，在胃癌浸润转移过程中与MMP-2协同作用，使胃癌细胞进一步扩散。肿瘤细胞的生长需要充足的营养和氧气，故新血管的形成为肿瘤细胞提供生长的必需品。
VEGF属于血小板源性生长因子的一种，通过刺激血管细胞的有丝分裂，促进血管的发生。VEGF是一种同源二聚体糖蛋白，在体内高度保守，两条分子量为23kDa的单链通过二硫键结合。根据mRNA剪切方式的差异可以分为VEGFltiS、VEGF121、VEGF189、VEGF20ti、VEGF145[9-11]。
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研究表明，MMP-9能水解肿瘤细胞表面的明胶、IV型胶原等，破坏基底膜屏障，促进肿瘤细胞浸润转移。MMP-9在肿瘤细胞中存在两种分泌方式：一是肿瘤细胞自己分泌MMP-9，二是周围细胞或组织分泌MMP-9。在正常人体内MMP-9低表达，在肿瘤细胞中高表达，故MMP-9在胃癌细胞中过表达。肿瘤血管主要原因是内皮细胞与肿瘤细胞互相作用，胃癌血管生成有两方面的原因控制，一、细胞生长因子；二、肿瘤细胞自我分泌生长因子。血管在恶心肿瘤中加速生长，VEGF在恶心肿瘤血管的形成中起到重要作用。实验表明，在胃癌细胞中，VEGF表达高于其他细胞和组织[12]，VEGF影响肿瘤细胞的浸润和转移。VEGF能促进MMPs高表达，从而对肿瘤细胞的浸润和转移产生影响[13-14]。在胃癌细胞中，VEGF与MMP-9、MMP-2的表达成正比，新血管的形成与肿瘤细胞的浸润和转移有关[15]。VEGF诱导细胞表达nWMPs或降解细胞质基质，增大肿瘤细胞的透过性，使肿瘤细胞侵袭其他细胞、组织。
高迁移率族蛋白(HMGs)属于一种非染色质组蛋白，分为HMGN、HMGB、HMGA三种，主要作用于基因转录调控等过程。在恶性肿瘤细胞中，当HMGs过表达时，MMP-9的表达量与其正相关，肿瘤浸润深度增大，分化程度增加。在恶性肿瘤患者中，HMGA2， MMP-9蛋白的表达率影响患者的生存率。MMP-9与HMGA2互相结合、互相作用，在肿瘤细胞的生长、侵袭和转移过程中起到重要作用。, 百拇医药(肖美华 梁庆模)