Matriz Extracelular
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MATRIZ EXTRACELULAR MATRIZ EXTRACELULAR
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LaLa matriz matriz extracelular extracelular regula regula elel
desarrollo desarrollo y lay la función función dede casi casi todas todas las las células células en unen un organismo organismo
metazoo metazoo ..Más Más aún aún , el, el desarrollo desarrollo y ely el
funcionamiento funcionamiento normales normales dede todos todos los los tipos tipos celulares celulares en unen un
organismo organismo ,, dependen dependen dede las las interacciones interacciones concon moléculas moléculas deldel
medio medio ambiente ambiente ..
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LasLas funciones funciones de lade la matriz matriz
extracelular extracelular enen proveer proveer orden orden enenelel espacio espacio extracelular extracelular ,, poseen poseen
muchas muchas funciones funciones asociadas asociadas con elcon elestablecimiento establecimiento , la, la separación separación y ely el
mantenimiento mantenimiento dede tejidos tejidos yyórganos órganos diferenciados diferenciados ..
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Por Por ejemplo ejemplo : :
•• LaLa matriz matriz extracelular extracelular provee provee unun sustrato sustrato para para lalaorganización organización dede células células que que sese adhieren adhieren aa él él ..
••LosLos componentes componentes dede esta esta matriz matriz sonson esenciales esenciales para para lala diferenciación diferenciación celular celular ,, como como en elen el caso caso deldel
epitelio epitelio mamario mamario ..••Estos Estos componentes componentes incluyen incluyen ligandos ligandos que que activan activan caminos caminos dede señalización señalización intracelulares intracelulares ,, regulando regulando
proliferación proliferación ,, supervivencia supervivencia yy diferenciación diferenciación ..
••Estos Estos componentes componentes sese unen unen aa factores factores dede
crecimiento crecimiento , etc., etc.
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ElEl espacio espacio entre entre las las células células ,, provisto provisto por por lalamatriz matriz extracelular extracelular ,, permite permite lala migración migración dede las las mismas mismas y dey de los los conos conos dedecrecimiento crecimiento ..
LaLa estructura estructura ordenada ordenada ,, posibilitada posibilitada por por lalamatriz matriz extracelular extracelular ,, hace hace posible posible
establecer establecer gradientes gradientes dede moléculas moléculas que que dirigen dirigen elel movimiento movimiento celular celular ..
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DEFINICION DEDEFINICION DE
MATRIZ EXTRACELULAR MATRIZ EXTRACELULAR
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Originalmente Originalmente : :
Se laSe la definió definió morfológicamente morfológicamente como como el materialel materialextracelular extracelular , visible, visible como como fibrillas fibrillas oo láminas láminas alalmicroscopio microscopio electrónico electrónico ..
Actualmente Actualmente : :
Se la defineSe la define incluyendo incluyendo aa todas todas las las moléculas moléculas secretadas secretadas que que sonson inmovilizadas inmovilizadas fuera fuera de lade la célula célula ..
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Sección Sección transversal detransversal de acinos acinos concon morfología morfología normal.normal.
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Sección transversal de células de cáncer mamario y matriz extracelular.
AcercamientoAcercamiento de lade la imagenimagen anterioranterior
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Acercamiento Acercamiento de lade la imagen imagen anterior.anterior.
ComplejoComplejo dede adhesiónadhesión focal en lafocal en la membranamembrana celularcelular
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Complejo Complejo dede adhesión adhesión focal en lafocal en la membrana membrana celular celular ..
LaLa integrinaintegrina sese uneune a laa la fibronectinafibronectina
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LaLa integrina integrina sese une une a laa la fibronectina fibronectina ..
TodasTodas laslas integrinasintegrinas sese unenunen a laa la fibronectinafibronectina yy muevenmueven
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Todas Todas las las integrinas integrinas sese unen unen a laa la fibronectina fibronectina yy mueven mueven alal colágeno colágeno asociado asociado ..
Al j mi ntAlejamiento d ldel mpl jcomplejo dde dh siónadhesión f l d lfocal de la
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Alejamiento Alejamiento deldel complejo complejo dede adhesión adhesión focal de la focal de la membrana membrana ..
VueltaVuelta a laa la secciónsección transversal de latransversal de la célulacélula tumoraltumoral
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Vuelta Vuelta a laa la sección sección transversal de latransversal de la célula célula tumoral tumoral ..
VistaVista cercanacercana alal núcleonúcleo
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VistaVista cercana cercana alal núcleo núcleo ..
VisiónVisión completacompleta deldel núcleonúcleo
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Visión Visión completa completa deldel núcleo núcleo ..
R iRacimo l lcelular con f l ímorfolo ía bi dcambiada
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Racimo Racimo celular celular concon morfología morfología cambiada cambiada ..
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Papel Papel dede proteasas proteasas dede matriz matriz
extracelular extracelular
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LasLas proteinasas proteinasas que que modifican modifican la MEC yla MEC ylas las moléculas moléculas de lade la superficie superficie celular celular , son, son
importantes importantes enen numerosos numerosos procesos procesos normales normales yy patológicos patológicos ..
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Por Por ejemplo ejemplo ,, existe existe mucha mucha evidencia evidencia que que
indica indica que que estas estas proteinasas proteinasas toman toman parte parte en laen la fertilización fertilización normal,normal, implantación implantación ,,
embriogénesis embriogénesis ,, morfogénesis morfogénesis yydiferenciación diferenciación ,, así así como como enen inflamación inflamación ,,reparación reparación dede heridas heridas ,, ateroesclerosis ateroesclerosis ,,etc.etc.
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Estas Estas enzimas enzimas pueden pueden serser exopeptidasas exopeptidasas ,,degradando degradando aa las las proteínas proteínas por por sus sus
extremos extremos , o, o endopeptidasas endopeptidasas ,, clivando clivando los los enlacesenlaces peptídicos peptídicos internos internos ..
D dd i dd óió ll
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DeDe acuerdo acuerdo concon su su mecanismo mecanismo dede acción acción ,, las las
endopeptidasas endopeptidasas pueden pueden clasificarse clasificarse en 4en 4 grupos grupos : :
--Serínproteinasas Serínproteinasas
--Cisteínproteinasas Cisteínproteinasas
--Aspártico Aspártico proteinasas proteinasas
--Metaloproteinasas Metaloproteinasas según según los los grupos grupos catalíticos catalíticos esenciales esenciales y lay la
sensibilidad sensibilidad aa inhibidores inhibidores ..
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Serínproteinasas Serínproteinasas (EC 3.4.21): (EC 3.4.21): Poseen Poseen una una tríada tríada característica característica enen su su
sitio sitio activo activo :: histidina histidina ,, aspártico aspártico yy serina serina ..
Cisteínproteinasas Cisteínproteinasas (EC 3.4.22): (EC 3.4.22):
Poseen Poseen una una cisteína cisteína yy una una histidina histidina yy
requieren requieren activación activación por por reactivos reactivos tiólicos tiólicos ..
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Aspártico Aspártico proteinasas proteinasas (EC 3.4.23): (EC 3.4.23):
Posee Posee dosdos aspárticos aspárticos activos activos y un pHy un pHóptimo óptimo acídico acídico ..
Metaloproteinasas Metaloproteinasas (EC 3.4.24): (EC 3.4.24):
Coordinan Coordinan un metal deun metal de transición transición ( ( generalmente generalmente zinc) enzinc) en su su sitio sitio catalítico catalítico ..
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Cada Cada una una dede las las clases clases dede proteinasas proteinasas ,, posee posee miembros miembros capaces capaces dede clivar clivar moléculas moléculas específicas específicas de la MEC y de lade la MEC y de la
superficie superficie celular celular .. También También hayhay que que notar notar que que ,, además además dede las las proteinasas proteinasas que que
degradan degradan MEC,MEC, también también hayhay exo exo yyendoglicosidasas endoglicosidasas que que contribuyen contribuyen a laa ladegradación degradación de la MEC,de la MEC, removiendo removiendo aa los los
glicosaminoglicanos glicosaminoglicanos yy azúcares azúcares dede los los proteoglicanos proteoglicanos ..
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Metaloproteinasas Metaloproteinasas dede matriz matriz
extracelular extracelular
.
.
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Constituyen Constituyen unun grupo grupo multigénico multigénico dede endopeptidasas endopeptidasas dependientes dependientes de Zinc yde Zinc y Calcio Calcio , con, con una una extensa extensa homología homología dede secuencia secuencia ..
Hasta Hasta elel momento momento sese han han descubierto descubierto 1818 MMPs MMPs enenvertebrados vertebrados y 16y 16 homólogos homólogos humanos humanos ..
LasLas MMPs MMPs están están reguladas reguladas por por controles controles transcripcionales transcripcionales positivos positivos yy negativos negativos ,, por por su su activación activación desde desde unun estado estado latente latente y ay a través través de lade la
influencia influencia dede inhibidores inhibidores tisulares tisulares endógenos endógenos ( ( TIMPs TIMPs ).).
Table 1. MMP Facts.
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Collagens (I49, IV50, V, VII, X17, XI and XIV51); Gelatin; elastin50, 52;
fibronectin; laminin-1, laminin-553; galectin-354; aggrecan45; decorin55;
hyaluronidase-treated versican20; proteoglycan link protein21; osteonectin48;
MBP27
; GST-TNF/TNF peptide28
; IL-1β56
; Aβ1-40
56, 57
v; Aβ10-20
58
; APP695
59
; α1- AT25; prolysyl oxidase fusion protein60; IGF-BP532; IGF-BP333; FGF R161;
MMP-134; MMP-962; MMP-1363
16q13EC3.4.24.24
•72-kDa
Gelatinase
•Gelatinase A•Type IV
Collagenase
•Neutrophil
Gelatinase
MMP-2
Collagens (I, II, III, VII, VIII and X)17, 18; Gelatin; aggrecan19; hyaluronidase-
treated versican20; proteoglycan link protein21; large tenascin-C22; α1-
antitrypsin/α1-proteinase inhibitor (α1-AT)23-25; α1-antichymotrypsin (α1-
ACHYM)24, 25
; α2M; rat α1M; pregnancy zone protein; rat α1I3 (α1-inhibitor 3);ovostatin; entactin (nidogen)26; MBP27; GST-TNF/TNF peptide28; L-
Selectin29; IL-1β30; serum amyloid A; IGF-BP532; IGF-BP333; MMP-234;
MMP-920
11q22-q23EC3.4.24.7
•Collagenase
•Fibroblast
Collagenase•Interstitial
Collagenase
MMP-1
SubstratesChromosomeEC Number Alternative
Names
MMP
Collagens (III, IV50, V, IX); Gelatin; aggrecan19, 66; versican and
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Collagens (I, II, III, V36, VII, VIII and X); Gelatin; aggrecan37, 38; α1-AT39;
α1-ACHYM16; α2-antiplasmin40; fibronectin41
11q21-q22EC3.4.24.34
•Neutrophil
Collagenase
•Collagenase I
MMP-8
Collagen IV82, 50 and X18; Gelatin82; aggrecan19; decorin55; proteoglycan
link protein21; fibronectin and laminin82; insoluble fibronectin fibrils83;
entactin26; large and small tenascin-C84; osteonectin48; β4 intergrin85;
elastin50; casein82; transferrin86; MBP27; α1-AT23; GST-TNF/TNF
peptide28; plasminogen65; MMP-173; MMP-287; MMP-973, 35, 88; MMP-
9/TIMP-1 complex88
11q21-q22EC3.4.24.23
•Matrilysin
•PUMP
MMP-7
g ( , , , ); ; gg ;
hyaluronidase-treated versican20; perlecan46; decorin55; proteoglycan
link protein21; large tenascin-C23; fibronectin; laminin; entactin26, 67;
osteonectin48; elastin40; casein68; α1-AT23, 25; α
1-ACHYM25;
antithrombin-III2525; α2M; ovostatin; Substance P; MBP27; GST-
TNF/TNF peptide28; IL-1β30; serum amyloid A31; IGF-binding protein-
333; fibrinogen and cross-linked fibrin69; plasminogen70; MMP-1
“superactivation”71; MMP-2/TIMP-2 complex72; MMP-773; MMP-874;
MMP-975; MMP-1343
11q23EC3.4.24.17•Stromelysin-1
•Transin
MMP-3
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Human enzyme: α1-AT78; α2M79; casein79; IGF-binding protein-180;Mouse enzyme: α1-AT78; casein, laminin, fibronectin, gelatin,
collagen IV and carboxymethylated transferrin81
22q11.2•Stromelysin-3
MMP-11
Collagens (III76, IV77, 50 and V76); Gelatin74; casein68, 76; aggrecan66;
elastin50; proteoglycan link protein21; MMP-168; MMP-877
11q22.3-q23EC3.4.24.22
•Stromelysin-2
MMP-10
Collagens (IV50, V36, VII, X17 and XIV51); Gelatin; elastin50, 52;galectin-354; aggrecan19; hyaluronidase-treated versican20;
proteoglycan link protein21; fibronectin31; entactin26; osteonectin48;
α1-AT23, 24; MBP27; GST-TNF/TNF peptide28; IL-1β30; Aβ1-4064;
plasminogen65
20q11.2-q13.1EC3.4.24.35•92 kDa
Gelatinase>
•Gelatinase B
MMP-9
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Collagen (I, II and III97, 98); Gelatin, casein, κ -elastin, fibronectin, laminin,
vitronectin and proteoglycans97-99; large tenascin-C, entactin98; α1-AT,α2M
97; GST-TNF98; MMP-2100, 101; MMP-1363
14q11-q12
•MT-MMP-1
MMP-14
Collagens (I, II and III42, 43, IV, IX, X and XIV44); Gelatin, α1-ACHYM and
plasminogen activator inhibitor 244; aggrecan45; perlecan46; large
tenascin-C and fibronectin44; osteonectin47; MMP-948
11q22.3
•Collagenase-3
MMP-13
Collagen IV89; Gelatin89; elastin and κ -elastin60, 90; casein91; α1-AT89, 92;
fibronectin89; vitronectin89; laminin89; entactin93; proteoglycan monomer 89,
77, 94; GST-TNF89; MBP89; fibrinogen94; fibrin95; plasminogen96
11q22.2-q22.3•Macrophage
Metalloelastase
MMP-12
Fibronectin large tenascin-C entactin laminin aggrecan perlecan98;
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* assigned as MMP-18 in reference 107. MMP-18 has however subsequently been assigned as xenopus MMP
Amelogenin109ND
•Enamelysin
MMP-20
Gelatin107*, 10812q14MMP-19<
ND
•MT-MMP-4
MMP-17
Collagen III104; Gelatin, casein105; fibronectin; MMP-2102, 1038q21
•MT-MMP-3
MMP-16
Fibronectin, large tenascin C, entactin, laminin, aggrecan, perlecan ;
GST-TNF98; MMP-2102, 10316q12.2-q21
•MT-MMP-2MMP-15
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UnUn ejemplo ejemplo :: activador activador dede plasminógeno plasminógeno tipo tipo uroquinasa uroquinasa ( ( uPAuPA))
yy su su receptor ( receptor ( uPAR uPAR ).).
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uPAuPA es es una una proteinasa proteinasa dede serina serina , con, con alta alta especificidad especificidad para para elel plasminógeno plasminógeno , a, a quien quien cliva cliva enenunun sitio sitio para para dar dar plasmina plasmina ..
LaLa unión unión dede uPAuPA aa su su receptor en lareceptor en la superficie superficie celular celular , lo, lo activa activa yy protege protege contracontra los los inhibidores inhibidores dede activadores activadores dede plasminógeno plasminógeno ,, así así como como deldelclivaje clivaje por por plasmina plasmina ,, localizándolo localizándolo aa los los sitios sitios focales focales ..
DeDe este este modo modo , se, se piensa piensa que que indirectamente indirectamente
cataliza cataliza lala ruptura ruptura de lade la matriz matriz extracelular extracelular ,, rompe rompe interacciones interacciones célula célula - - matriz matriz yy promueve promueve lalamigración migración ee invasión invasión celular celular ..
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Además Además ,, los los complejos complejos uPA/uPAR uPA/uPAR interactúan interactúan conconintegrinas integrinas ,, modulando modulando las las señales señales celulares celulares ,, adhesión adhesión
yy migración migración por por medios medios que que sonson independientes independientes de lade laactividad actividad proteolítica proteolítica ..
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•WX-UK1 (inhibidor de proteasas deserina)
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serina)
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WX360 inhibe angiogénesis en un modelo de aorta de rata. A)control B) tratado con WX-360 (antagonista del receptor).
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INHIBIDORES TISULARES INHIBIDORES TISULARES
DE DE
METALOPROTEINASAS METALOPROTEINASAS
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LosLos inhibidores inhibidores tisulares tisulares dedemetaloproteinasas metaloproteinasas ( ( TIMPs TIMPs ),), constituyen constituyen una una familia familia de, alde, al menos menos 44 proteínas proteínas dede22 22 - - 2929 kDa kDa ,, que que inhiben inhiben específicamente específicamente yy reversiblemente reversiblemente aa estas estas enzimas enzimas ..
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Doce Doce residuos residuos cisteína cisteína ,, completamente completamente conservados conservados ,, forman forman 66 puentes puentes disulfuro disulfuro intracatenarios intracatenarios ,, para para dar dar una una estructura estructura general de dos general de dos dominios dominios y 6y 6“loops”.“loops”.
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LasLas diferenciasdiferencias entreentre loslos miembrosmiembros dede
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LasLas diferencias d ferenc as entre entre los los miembros m embros dede
las las familias familias dede dan dan en: en:
- - LosLos dominios dominios C C - - terminales terminales (loops 4 (loops 4 - - 6 y6 y
colacola libre libre ) )
- - LasLas afinidades afinidades por por yy las las actividades actividades
específicas específicas contracontra MMPs MMPs particulares particulares
- - LaLa expresión expresión enen tejidos tejidos específicos específicos
- - LaLa regulación regulación transcripcional transcripcional
- - LosLos promotores promotores génicos génicos
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Una Una porción porción deldel dominio dominio N N - - terminal determinal de los los
TIMPs TIMPs , se, se une une claramente claramente alal sitio sitio activo activo dedelas las MMP, dadoMMP, dado que que recombinantes recombinantes
truncados truncados en C en C - - terminal,terminal, conteniendo conteniendo solamente solamente los los tres tres primeros primeros loops,loops, todavía todavía inhiben inhiben aa las las MMPs MMPs ..
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Otros Otros hallazgos hallazgos indican indican que que tanto tanto elel
residuo residuo N N - - como como C C - - terminal determinal de los los TIMPs TIMPs contribuyen contribuyen a laa la unión unión ,, mientras mientras que que las las propiedades propiedades inhibitorias inhibitorias derivan derivan
deldel dominio dominio N N - - terminalterminal solamente solamente y, eny, en particular, de la particular, de la región región que que rodea rodea alal
primer primer nudo nudo disulfuro disulfuro ..
Quantitative PCR
DisadvantagesAdvantagesMethod
Table 2. Methods for studying the involvement of MMPs in disease
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•MMP specific inhibitors have not yet been
described
•Direct relevance to therapy
MMP inhibitors in
models
•Costly•Requires establishment of disease model in
knock out strain
•Knock out may be compensated for in
development
•MMP specific
Gene knock out in mice
•May not be specific for particular MMP
•Subject to sample interference
•Can detect active MMP
•Can be very sensitive
Activity assays
•May crossreact with other MMPs
•May detect inactive or inhibitor -complexed MMPs
•MMP specific
•High throughput of samples
•MMPs found in blood and tissue fluids•High sensitivity possible
ELISA
•Antibodies can cross react with other MMPs•Does not discriminate active and inactive enzyme
•Labor intensive
•Low sensitivity
•Can be MMP specific
•Can localize MMP expression
Immunohistochemistry
•Does not measure protein or activity•MMP specific
•Can measure changes in mRNA for multiple
MMPs in small samples
•High throughput
•Primers easy to design and test
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MUCHAS GRACIAS POR SUMUCHAS GRACIAS POR SU
ATENCION ATENCION