基质金属蛋白酶-2

IV 型胶原酶，72-kD，正式命名为基质金属蛋白酶-2（MMP2）。它也被称为明胶酶，72-kD（Nagase 等，1992）。IV 型胶原酶是一种金属蛋白酶，可特异性裂解 IV 型胶原蛋白，这是基底膜的主要结构成分（ 120090 , 120130 ）。已发现肿瘤细胞的转移潜能与该酶的活性相关。

▼ 克隆与表达
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德瓦拉扬等人（1992）报道了 78-kD 明胶酶的结构和表达，他们将其称为中性粒细胞明胶酶。

▼ 基因结构
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胡塔拉等人（1990）确定 CLG4A 基因长 17 kb，有 13 个外显子大小从 110 到 901 bp 不等，12 个内含子从 175 到 4,350 bp 不等。内含子比对显示IV型胶原酶基因的内含子1-4和8-12与间质胶原酶（ 226600 ）和溶基质素（ 185250 ）基因中的内含子位置重合，表明这些金属蛋白酶基因的结构关系密切。

科尔等人（2021）评估了来自人类视网膜 RNA 的 RNA-seq 数据，并观察到 MMP2 在人类成人视网膜中表达。

▼ 基因功能
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欧文等人（1996）提出的证据表明 MMP2 可能是子宫内膜月经破裂的效应物。他们在孕酮存在的情况下培养人子宫内膜基质细胞，发现停用蛋白酶后蛋白酶产量增加：添加 P 受体拮抗剂 RU486 也获得了相同的结果。通过蛋白质印迹对该酶的表征表明它是 MMP2。Northern印迹分析显示晚期分泌期子宫内膜中MMP2 mRNA的差异表达。

比格等人（1997）证明了明胶酶 A 和 TIMP4 之间的特异性、高亲和力结合（ 601915 ）。结合似乎主要通过明胶酶 A 的 C 端血红素结合蛋白样结构域（C 结构域）发生。

血管生成取决于细胞粘附和蛋白水解机制。基质金属蛋白酶-2 和整合素 α-V（ITGAV; 193210 ）-β-3（ITGB3; 173470 ）在血管生成血管表面具有功能相关性。布鲁克斯等人（1998）发现包含 C 端血红素结合蛋白样结构域（氨基酸 445-635）并称为 PEX 的 MMP2 片段阻止该酶与 α-V-β-3 结合并阻止细胞表面胶原蛋白溶解黑色素瘤和内皮细胞中的活性。PEX 阻断鸡绒毛尿囊膜上的 MMP2 活性，在那里它破坏血管生成和肿瘤生长。布鲁克斯等人（1998）还发现可以在体内检测到天然存在的 PEX 形式，并结合肿瘤中的 α-V-β-3 表达以及发育性视网膜新生血管形成过程。这些血管化组织中 PEX 的水平表明它与内皮细胞 α-V-β-3 相互作用，在那里它充当 MMP2 活性的天然抑制剂，从而调节新血管的侵入行为。作者得出结论，重组 PEX 可能为与新生血管形成相关的疾病提供一种潜在的新型治疗方法。

基质金属蛋白酶明胶酶 A 对组织的降解是炎症和转移的关键。McQuibban 等人认识到催化域外底物结合外来位点的催化重要性（2000）使用明胶酶 A 血红素结合蛋白结构域作为酵母 2-杂交系统中的诱饵筛选细胞外底物。单核细胞趋化蛋白 3（ MCP3 ; 158106 ）被鉴定为明胶酶 A 的生理底物。裂解的 MCP3与 CC 趋化因子受体 1（ 601159 ）、2（ 601267 ）和 3（ 601268 ）结合，但不再诱导钙通量或促进趋化性，而是充当抑制炎症的通用趋化因子拮抗剂。麦奎班等人（2000）表明基质金属蛋白酶是炎症反应的效应物和调节剂。

松山等人（2003） MMP2，MMP3（测量循环水平185250）和MMP9（120361 25例多发性大动脉炎（）207600）和20年龄和性别匹配的健康对照。活动性疾病患者的所有 3 种金属蛋白酶的水平均高于对照组（每种 p 小于 0.0001），并且 MMP2 水平即使在缓解期仍保持升高。相比之下，临床体征和症状的改善与所有患者循环 MMP3 和 MMP9 水平的显着降低相关（p 小于 0.05）。松山等人（2003）得出结论，MMP2 可能有助于诊断 Takayasu 动脉炎，并且 MMP3 和 MMP9 可用作该疾病的活动标志物。

上田等人（2002）研究了肿瘤样良性疾病子宫内膜异位症中的存活蛋白基因（BIRC5; 603352 ）和蛋白质表达，并将它们与子宫内膜异位症组织的细胞凋亡和侵袭性表型相关联。Survivin、MMP2、MMP9 和 MMP14 的基因表达水平（ 600754）在从 35 名子宫内膜异位症女性手术获得的 63 个有色或无色素子宫内膜异位组织中，与从 12 名没有子宫内膜异位症的女性获得的正常在位子宫内膜中的组织进行了比较。Survivin、MMP2、MMP9、MMP14 mRNA在临床侵袭性色素沉着病灶中的表达水平显着高于正常在位子宫内膜，而在色素沉着病灶中survivin基因表达也高于非色素沉着病灶（P<0.05）。在检查的 63 个子宫内膜异位组织中，存活蛋白与 MMP2、MMP9 和 MMP14 基因表达水平之间存在密切相关性（P 小于 0.01）。作者得出结论，存活蛋白和 MMP 的上调可能共同促进子宫内膜异位症的存活和侵袭。

考辛斯等人（2003）发现老年小鼠的雌性和中年小鼠雌激素缺乏似乎会增加视网膜下色素上皮（sub-RPE）沉积物形成的严重程度。RPE MMP2 活性的丧失与沉积严重程度相关，雌激素缺乏小鼠表达的 MMP2 少于卵巢完整对照小鼠。然而，研究中使用的剂量的雌激素补充似乎并不能防止亚 RPE 沉积物的形成。

野田等人（2003）研究了 MMP 及其激活与增殖性糖尿病视网膜病变（PDR; 见603933 ）的发病机制有关。他们证明 pro-MMP2 在 PDR 的纤维血管组织中被有效激活，可能是通过与 MT1-MMP（MMP14）和 TIMP2 的相互作用。结果表明MMP2和MT1-MMP可能参与了纤维血管组织的形成。

麦奎班等人（2001）发现 MMP2 从基质细胞衍生因子-1（SDF1）（CXCL12; 600835 ）上切割出 N 端四肽，产生一种称为 SDF1（5-67）的蛋白质。作者发现 HIV-1 感染的巨噬细胞分泌 MMP2，这导致 SDF1（5-67）介导的体外和体内神经毒性呈剂量依赖性增加，而全长 SDF1 的神经毒性只有最低限度（10 倍）毒性较小）。张等人（2003）得出结论，这是一种新的体内神经毒性途径，在 HIV 1 型痴呆症中起作用。

格罗特等人（2003）研究了机械拉伸是导致血管壁重塑并通过 NAD（P）H 氧化酶诱导活性氧（ROS）形成的动脉高血压的标志，是否会增强 NAD（P）H 氧化酶中的 MMP 表达和活性-依赖方式。来自野生型和 p47-phox -/- 小鼠的血管平滑肌细胞（VSMC）暴露于循环机械拉伸导致快速 ROS 形成和 p47-phox 膜易位，随后 Nox1 转录物增加。野生型 VSMC 中 MMP2 mRNA 增加，但没有 ROS 形成，p47-phox -/- VSMC 中 MMP2 mRNA 没有变化。格罗特等人（2003）得出的结论是，这些发现支持在动脉高血压中，活性氧通过 MMP 激活参与血管重塑的观点。

通过体内选择、转录组分析、功能验证和临床验证，Minn 等人（2005）确定了一组标记和介导乳腺癌转移到肺部的基因。其中一些基因具有双重功能，在原发肿瘤和肺微环境中都具有生长优势。其他因素有助于肺中的侵袭性生长选择性。在鉴定的肺转移特征基因中，包括 MMP2 在内的几个基因在功能上得到了验证。与没有该特征的受试者相比，表达肺转移特征的那些受试者的肺无转移存活率显着更差，但无骨转移存活率则不然。

转移需要许多生物学功能，这些功能共同使原发部位的癌细胞能够遗传并超越远处器官。Gupta 等人使用遗传和药理学方法（2007）表明，表皮生长因子受体配体上皮调节蛋白（ 602061 ）、环氧合酶 COX2（ 600262 ）以及基质金属蛋白酶 MMP1（ 120353 ）和 MMP2 在人类乳腺癌细胞中表达时，共同促进新肿瘤血液的组装血管，肿瘤细胞释放到循环中，以及循环肿瘤细胞破坏肺毛细血管，导致肺转移。古普塔等人（2007）得出的结论是，他们的发现揭示了侵袭性原发性致瘤功能如何与更大的肺转移潜力机械耦合，以及如何通过特定药物组合治疗靶向这些生物活性。

莫西格等人（2007）生成 Mmp2 -/- 小鼠并观察到人类多中心骨溶解与关节炎的减弱特征。此外，尽管在生命 8 周时体内细胞数量正常，但 Mmp2 -/- 骨髓细胞无法有效支持培养中的成骨细胞和破骨细胞的生长和分化。在人 SaOS2 和鼠 MC3T3 成骨细胞系中使用 siRNA 靶向抑制 MMP2 导致细胞增殖率降低。基于这些发现，Mosig 等人（2007）表明 MMP2 在早期骨骼发育和骨细胞生长和增殖中起直接作用。

肯尼等人（2008）发现 MMP2 的表达在卵巢癌（OvCa）细胞附着于间皮时被诱导。MMP2 通过将纤连蛋白（FN1; 135600 ）和玻连蛋白（VTN; 193190 ）切割成小片段来增强 OvCa 细胞的腹膜粘附，并且 MMP2 通过其受体 α-5（ITGA5; 135620 ）增加 OvCa 与 FN1 和 VTN 片段的结合-1（ITGB1; 135630）整合和α-V-β-3整联蛋白。

Jacob 等人在 MDA-MB-231 人类乳腺癌细胞中使用敲除筛选（2013）将 RAB40B（ 619550 ）鉴定为分泌 MMP2 和 MMP9 所需的小单体 GTPase。MMP2 和 MMP9 的分泌不依赖于内吞转运，而是依赖于从反式高尔基网络通过 VAMP4（ 606909 ）和含有 RAB40B 的分泌囊泡的转运。RAB40B 敲低不仅减少了 MMP2 和 MMP9 的分泌，而且导致 MMP2 和 MMP9 错误定位到溶酶体，在那里它们被降解。进一步的分析表明，RAB40B 在侵袭伪足形成过程中调节 MMP2 和 MMP9 的转移，并且是侵袭伪足依赖的细胞外基质降解所必需的。

▼ 生化特征
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晶体结构

莫古诺娃等人（1999）报道了人类 MMP2 全长前体的晶体结构。晶体结构揭示了前肽如何屏蔽催化裂隙，以及半胱氨酸开关可以通过裂解前肽稳定性必不可少的环来发挥作用。

▼ 测绘
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Fan 等人通过与来自人-鼠细胞杂交体的一组 DNA 杂交并使用基因探针进行原位杂交（1989）将 CLG4 基因分配给 16q21；见Huhtala 等人（1990）。通过与体细胞杂交 DNA 杂交，Collier 等人（1991）分配两个CLG4A和CLG4B（120361）至16号染色体Chen等人（1991）通过使用 14 个小鼠/人类杂交细胞系和脆弱位点 FRA16B，在 16 号染色体的长臂上绘制了 12 个基因。杂交体中的断点与脆弱部位相结合，将长臂分为 14 个区域。他们得出结论，CLG4 位于 16q13 波段。

贝克尔-福尔曼等人（1997）创建了小鼠 8 号染色体连锁群的高分辨率图谱，该连锁群在人类 16q 上是保守的。该图谱从 16q13（最着丝粒基因座）上的 MMP2 基因座的同源物扩展到16q23.2-q23.3 上的 CTRB（ 118890 ）。

▼ 细胞遗传学
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在 4 个将常染色体显性视锥营养不良与早期三色视觉缺陷（ 619649 ）分离的大型多代家族中，Kohl 等人（2021）确定了染色体 16q12 处可变大小的重复。最小重叠区域（SRO）约为 608 kb，涉及 IRXB 基因簇并包含 IRX5（ 606195 ）和 IRX6（ 606196）基因，以及 MMP2 基因的外显子 1 到 11 和一些长基因间非编码 RNA（lincRNA）和调控元件。重复在各自家族中与疾病完全分离。尽管在重复的断点处没有明显的微同源性，但作者指出，16 号染色体和 SRO 和侧翼序列富含可能导致重复事件的重复元素。

▼ 分子遗传学
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在 2 个沙特阿拉伯家庭的受影响成员中，孤立出多中心骨溶解、结节病和关节病（MONA；259600 ），Martignetti 等人（2001）鉴定了家族特异性的同型 MMP2 突变（120360.0001和120360.0002）。

Vu（2001）讨论了在沙特 Torg-Winchester 综合征病例中 MMP 活性丧失可能导致表现多样性的机制。组织纤维化似乎是由于成纤维细胞功能受损所致；关节炎和骨质溶解增加破骨细胞活性; 和颅面畸形和骨质减少导致成骨细胞功能受损。

在被诊断患有温彻斯特综合征的 MONA 患者中，Zankl 等人（2005）鉴定了 MMP2 基因中的纯合突变（ 120360.0003 ）。

在 Torg 综合征患者中，Zankl 等人（2007）确定了 MMP2 基因突变的复合杂合性（ 120360.0001和120360.0005 ）。

▼ 动物模型
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科里等人（2002）显示在支气管肺泡灌洗（BAL）和对照、致敏过敏原激发或 IL13 肺中的活性和非活性（pro-） MMP2 表达上调（ 147683）-攻击的小鼠。用 MMP 抑制剂治疗或挑战 Mmp2 缺陷小鼠确定哮喘表型得以维持，但 BAL 中的炎症细胞较少，并且伴随着这些细胞的积累，尤其是嗜酸性粒细胞，在肺实质中。RNase 保护和定量 RT-PCR 分析表明，肺部炎症的增加伴随着过量的 Th2 细胞因子，尤其是 IL13。Mmp2 -/- 的重复攻击，但不是野生型，小鼠因窒息导致死亡率显着升高。在 Mmp2 缺陷小鼠中，BAL 中的趋化活性而不是炎症细胞的趋化性显着降低。科里等人（2002）得出结论，MMP2 在过敏性肺部炎症期间的主要功能是促进过敏性炎症细胞从肺实质进入气道，并且由于管腔清除这些细胞。

伊藤等人（1998）产生了 Mmp2 缺陷小鼠。根据背气囊试验，他们观察到肿瘤诱导的血管生成在 Mmp2 缺失小鼠中受到抑制。作者得出结论，宿主来源的明胶酶 A 在血管生成和肿瘤进展中起着重要作用，并提出了明胶酶 A 抑制剂在抗癌化疗中的有用性。

为了研究 Mmp2 在血管生成中的作用，Kato 等人（2001）分析了Itoh 等人产生的 Mmp2 缺陷小鼠（1998）. 为了确定 Mmp2 缺陷小鼠的角膜血管形成是否发生了改变，他们将含有碱性成纤维细胞生长因子（FGF）的微丸植入小鼠的角膜中，并观察到 Mmp2 缺陷小鼠的角膜新生血管形成减少。在缺乏功能性 Mmp2 的小鼠中，通常由碱性 FGF 诱导的血管生成反应显着降低。为了确定 Mmp2 在体外血管内皮细胞迁移和管形成中的作用，作者从 Mmp2 缺陷小鼠制备了主动脉环。他们观察到，在用碱性 FGF 刺激后，与野生型小鼠相比，Mmp2 缺陷小鼠的内皮生长显着减少。加藤等人（2001）得出结论，Mmp2 可能在角膜血管生成的调节中起重要作用。

松村等（2005）通过结扎 Mmp2 敲除小鼠、接受 MMP2 选择性抑制剂（TISAM）的野生型小鼠和对照野生型小鼠的左冠状动脉产生心肌梗塞。Mmp2-null 和 TISAM 治疗的小鼠的存活率显着高于野生型对照，主要是由于对照中的心脏破裂，这在 Mmp2-null 或 TISAM 治疗的小鼠中未见。对照野生型小鼠表现出 Mmp2 酶原的激活、强烈的明胶溶解活性和梗塞心肌中 ECM 成分的降解。尽管对照中的梗塞心肌细胞被巨噬细胞迅速清除，但在 Mmp2-null 和 TISAM 治疗的小鼠中，清除受到抑制。松村等（2005）表明抑制 MMP2 活性可通过预防心脏破裂提高急性心肌梗死后的存活率，并通过减少巨噬细胞浸润延迟梗死后重构。

李等人（2005）发现 Mmp2 活性和 mRNA 在小鼠后肢缺血后增加。Mmp2 的靶向缺失会损害灌注的恢复并导致肢体坏疽的高发生率，表明 MMP2 在缺血诱导的血运重建中至关重要。突变分析表明，AP1（165160）的转录因子和p53（TP53; 191170），其结合到在MMP2启动子位点，和NFATC2（600490），其结合于内含子MMP2的1，在音乐会采取行动驱动缺血诱导的MMP2转录。

在来自 Fbn1（ 134797 ）缺陷小鼠的动脉瘤主动脉组织中，马凡综合征（ 154700 ）模型，Chung 等人（2007）发现 Mmp2 和 Mmp9 的上调，伴随着严重的弹性纤维断裂和降解。与对照相比，动脉瘤性胸主动脉中去极化或受体刺激引起的收缩力降低 50% 至 80%，但马凡和野生型小鼠主动脉中α-平滑肌肌节蛋白（ACTC1; 102540 ）的表达没有显着差异. 钟等人（2007）得出结论，在马凡综合征胸主动脉瘤形成过程中 MMP2 和 MMP9 上调，并且由此产生的弹性纤维变性伴随主动脉收缩和机械性能的恶化可能解释了胸主动脉瘤的发病机制。

莫西格等人（2007）生成 Mmp2 -/- 小鼠并观察到人类多中心骨溶解与关节炎的减弱特征，包括骨矿物质密度的逐渐丧失、关节软骨破坏以及长骨和颅面发育异常。这些变化与体内成骨细胞和破骨细胞数量的显着和发育受限的减少有关。Mmp2 -/- 小鼠在出生 4 天时的成骨细胞和破骨细胞比对照同窝小鼠少约 50%，但这些差异在 4 周龄时几乎得到解决。

在脊髓结扎引起的慢性神经性疼痛的小鼠模型中，Kawasaki 等人（2008）发现快速和短暂增加MMP9（表达120361在受损背根节初级感觉神经元）。Mmp2 的上调显示背根神经节卫星细胞和脊髓星形胶质细胞的延迟反应。Mmp9 的局部抑制抑制了神经性疼痛的早期阶段，而 Mmp2 的抑制则抑制了神经性疼痛的后期阶段。Mmp9 或 Mmp2 的鞘内给药产生疼痛症状。Mmp9 缺失小鼠没有表现出早期机械性异常性疼痛，但在第 10 天出现疼痛。进一步的研究表明疼痛与 IL1B 的 Mmp9 和 Mmp2 切割有关（ 147720），以及小胶质细胞和星形胶质细胞的激活。研究结果表明神经性疼痛的时间机制。

▼ 等位基因变体（ 5 精选示例）：
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.0001 多中心骨溶解、结节病和关节病
MMP2, ARG101HIS
在一个患有多中心骨溶解、结节病和关节病的沙特家庭（MONA; 259600 ）中，Martignetti 等人（2001）表明受影响的成员在 MMP2 基因的外显子 2 的密码子 101 中有 G 到 A 的转换，这预测精氨酸被组氨酸（R101H）取代。该突变发生在前域内，该区域在物种和 MMP 基因家族的其他成员之间高度保守，参与 MMP2 的自体蛋白水解激活。

在诊断出患有 Torg 综合征的女孩中，Zankl 等人（2007）确定了 MMP2 基因突变的复合杂合性：R101H 突变和 1357delC 突变（ 120360.0005 ）导致移码和外显子 8 过早终止。

.0002 多中心骨溶解、结节病和关节病
MMP2, TYR244TER
Martignetti 等人在患有多中心性骨溶解、结节病和关节病（MONA; 259600 ）的沙特家庭的受影响成员中进行了研究（2001）鉴定了 MMP2 基因的 tyr244-to-ter（Y244X）突变。该突变影响底物结合和催化位点以及纤连蛋白 II 型和血红素结合蛋白/TIMP2 结合域的缺失。

.0003 多中心骨溶解、结节病和关节病
MMP2、GLU404LYS
在一名患有多中心骨溶解、结节病和关节病的意大利患者（MONA; 259600 ）中，该患者被诊断出患有温彻斯特综合征，Zankl 等人（2005）在 MMP2 基因的外显子 8 中发现了纯合的 1210G-A 转换，导致蛋白质催化域中的 glu404 到 lys（E404K）取代。密码子 404 处的谷氨酸被认为是所有金属蛋白酶的肽酶活性所必需的，因为它的羧基催化 2 次质子转移，有助于稳定过渡态并触发产物的释放（Hangauer 等人，1984 年；Morgunova等人，1999 年）。

.0004 多中心骨溶解、结节病和关节病
MMP2, 3-BP DEL, 1488TGG
在 2 个患有多中心骨溶解、结节病和关节病的姐妹（MONA, 259600 ）中，最初由Lambert 等人报告患有温彻斯特综合征（1989），Rouzier 等人（2006）在 MMP2 基因的外显子 8 中发现了纯合 3-bp 缺失（1488delTGG），导致蛋白质催化域第三个 α-螺旋中高度保守的区域 val400 丢失。这对姐妹出生于阿尔及利亚血统的近亲父母。

.0005 多中心骨溶解、结节病和关节病
MMP2, 1-BP DEL, 1357C
由Zankl 等人讨论 MMP2 基因中的 1-bp 缺失（1357delC），该基因在 Torg 综合征（MONA; 259600 ）患者的复合杂合状态下被发现（2007），见120360.0001（在Zankl 等人（2007）的文章中，该突变的核苷酸变化被引用为 1357delC 和 1957delC；Superti-Furga（2009）证实 1357delC 是正确的。）