基质金属蛋白酶 20; MMP20

牙釉质素

HGNC 批准的基因符号：MMP20

细胞遗传学位置：11q22.2 基因组坐标（GRCh38）：11:102,576,831-102,625,331（来自 NCBI）

▼ 描述

基质金属蛋白酶（MMP）是一组结构相关的锌依赖性内肽酶，可介导细胞外基质成分的降解。牙釉质的形成涉及细胞外牙釉质基质的大部分蛋白质成分的裂解和去除，其中釉原蛋白（见300391）是主要蛋白质。这些蛋白质被矿物质离子、钙和磷取代，形成完全矿化的成熟组织。MMP20 仅在牙组织中表达，可以降解釉原蛋白并在牙釉质形成中发挥作用（Llano 等，1997）。

▼ 克隆与表达

Llano 等人通过使用猪釉素 cDNA 筛选人类基因组文库（1997）分离出 MMP20，即人类釉质素基因。作者分离出与全长 MMP20 编码序列相对应的人类成牙本质细胞 cDNA。预测的 483 个氨基酸的 MMP20 蛋白具有与其他 MMP 相似的结构域组织，包括信号肽、具有参与维持酶潜伏期的保守基序的前结构域、具有锌结合位点的催化结构域以及与血红素结合蛋白（142290）序列相似的 C 末端片段。然而，MMP20 缺乏先前描述的 MMP 亚家族的一系列独特的结构特征。产生 MMP20 成熟活性形式的切割位点推测位于残基 107 和 108 之间。在已知的 MMP 中，MMP20 与猪釉质素有 89% 的氨基酸序列同一性，与 MMP19（601807）的氨基酸序列同一性为 33%，与胶原酶 3（MMP13; 600108）的氨基酸序列同一性为 45%。对多种人体组织的 cDNA 进行 PCR 分析表明，MMP20 仅在牙组织（即成牙本质细胞和牙髓组织）中表达。Northern 印迹分析未检测到 16 个非牙齿组织中的 MMP20 表达。

▼ 基因结构

Llano 等人（1997）证明MMP20基因至少含有7个外显子。

▼ 测绘

：FISH、Llano 等人（1997）将 MMP20 基因定位到 11q22.3-q23。他们得出结论，MMP20 基因位于至少 7 个其他 MMP 基因的簇中。

▼ 基因功能

Llano 等人（1997）证明重组 MMP20 可以降解牙釉蛋白。他们认为 MMP20 在牙釉质形成中发挥着核心作用。

▼ 分子遗传学

Kim 等人发现，在患有常染色体隐性遗传性低成熟釉质生成不全（AI2A2；612529）的 2 名家庭成员中，（2005）鉴定了 MMP20 基因中的纯合剪接位点突变（604629.0001）。

Ozdemir 等人的一对患有 AI 发育不良和前牙开合的兄妹（2005）鉴定了 MMP20 基因中的纯合突变（H226Q; 604629.0002）。酶谱分析表明该突变消除了 MMP20 蛋白水解活性。

Wang 等人在一名患有 AI2A2 的 14 岁男孩中（2013）在 MMP20 基因中发现了一个纯合错义突变（H204R; 604629.0004）。

▼ 动物模型

为了表征牙釉素在牙齿发育过程中的体内生物学作用，Caterina 等人（2002）通过基因靶向产生了釉质素缺陷小鼠。该突变杂合的小鼠没有明显的表型。然而，釉素无效的小鼠具有严重且深刻的牙齿表型；具体来说，它们不能正确处理牙釉蛋白，牙釉质基质和杆状图案发生改变，牙釉质发育不全，与牙本质分层，并且随着发育的进展，牙釉质器官形态不断恶化。研究结果表明，牙釉质活性对于牙釉质的正常发育至关重要。

巴特利特等人（2004）表明Mmp20缺失小鼠的牙釉质比野生型牙釉质软约37%，含有的大量矿物质减少了53%，单位重量的水和蛋白质含量比野生型牙釉质高7%至16%。他们认为，尽管 Mmp20 在釉质形成过程的早期表达，并且可能在分泌阶段釉质蛋白加工中发挥作用，但它也在从基质中去除釉质蛋白中发挥作用。

▼ 等位基因变体（4 个选定示例）：

.0001 釉质发育不全，发育不全型，IIA2
MMP20，IVS6AS，AT，-2
患有常染色体隐性遗传发育不成熟的釉质发育不全症 IIA 型（AI2A2；612529）家族的 2 名受影响成员（AI2A2；612529），Kim 等人（2005）鉴定了 MMP20 基因中的纯合剪接位点突变：IVS6-2A-T。

.0002 牙釉质发育不全，发育不全型，IIA2
MMP20，HIS226GLN
一对兄弟姐妹，由近亲土耳其父母所生，患有发育不成熟的牙釉质不全和前牙开合（AI2A2；612529），Ozdemir 等人（2005）鉴定了 MMP20 基因外显子 5 中的纯合 g.16250T-A 颠换，导致该蛋白的保守锌催化结构域发生 his226 到 gln（H226Q）的取代。这种与家族疾病相关的突变在 100 名土耳其对照组中并未发现。酶谱分析表明突变蛋白无法裂解酪蛋白底物，这与蛋白水解功能的丧失一致。

.0003 牙釉质发育不全，发育不全型，IIA2
MMP20，TRP34TER
对于一名患有发育不全、发育不全的牙釉质发育不全和宽覆咬合的 11 岁中国女孩（AI2A2；612529），Papagerakis 等人（2008）鉴定出 MMP20 基因中的纯合 102G-A 转变，导致 trp34 至 ter（W34X）取代。该突变与家庭中的疾病分离。

.0004 釉质发育不全、发育不全型、IIA2
MMP20、HIS204ARG
通过对一名患有全身牙釉质发育不良和牙齿敏感的 14 岁男孩进行全外显子组测序（AI2A2; 612529），Wang 等人（2013）在 MMP20 基因的外显子 4 中鉴定出纯合 c.611A-G 转换（c.611A-G, NM_004771.3），预计会导致高度保守残基处的 his204 到 arg（H204R）取代，该残基与结构锌离子协调。在 dbSNP 或 1000 基因组计划数据库中没有发现这种与家族中的疾病分离的突变。