多中心骨溶解；基质金属蛋白酶2

IV型胶原酶72 kD被正式指定为基质金属蛋白酶2（MMP2）。它也被称为72-kD明胶酶（Nagase等，1992）。Ⅳ型胶原酶是金属蛋白酶特异性切割IV型胶原，基底膜（的主要结构成分120090，120130）。已经发现肿瘤细胞的转移潜能与该酶的活性相关。

细胞遗传学位置：16q12.2
基因座标（GRCh38）：16：55,478,829-55,506,690

▼ 克隆和表达
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Devarajan等（1992）报道了78-kD明胶酶的结构和表达，他们称之为中性粒细胞明胶酶。

▼ 基因结构
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Huhtala等（1990）确定CLG4A基因长17 kb，有13个外显子，大小在110到901 bp之间，有12个内含子，在175到4,350 bp之间。内含子的比对显示，IV型胶原酶基因的内含子1至4和8至12与内质在胶原蛋白酶（226600）和基质溶菌素（185250）基因中的位置一致，表明这些金属蛋白酶基因具有紧密的结构关系。

▼ 基因功能
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欧文等（1996年）提供的证据表明MMP2可能是子宫内膜月经破裂的影响因素。他们在孕酮存在下培养人子宫内膜间质细胞，并发现在撤消蛋白酶后增加了蛋白酶的产生：通过添加P受体拮抗剂RU486也获得了相同的结果。通过蛋白质印迹对酶进行鉴定，发现该酶为MMP2。Northern印迹分析显示MMP2 mRNA在分泌后期子宫内膜中的差异表达。

比格等（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端血红素样结构域（C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和整联蛋白α-V（ITGAV；193210）-β-3（ITGB3；173470）在血管生成血管的表面上功能相关。布鲁克斯等（1998年）发现MMP2片段包含C端血红素样结构域（氨基酸445-635），被称为PEX，阻止该酶与α-V-β-3结合并阻止细胞表面胶原分解在黑色素瘤和内皮细胞中的活性。PEX会阻断鸡绒膜尿囊膜上的MMP2活性，从而破坏血管生成和肿瘤生长。布鲁克斯等（1998）还发现在肿瘤中以及在发展性视网膜新血管形成过程中，可以结合体内的α-V-β-3表达检测到天然形式的PEX。这些血管化组织中的PEX水平表明，它与内皮细胞α-V-β-3相互作用，在那里它是MMP2活性的天然抑制剂，从而调节新血管的侵袭行为。作者得出结论，重组PEX可能为与新血管形成有关的疾病提供潜在的新型治疗方法。

基质金属蛋白酶明胶酶A对组织的降解对于炎症和转移至关重要。McQuibban等人认识到底物结合异质岩在催化域之外的催化重要性（2000年）使用明胶酶A血红素结构域作为诱饵在酵母2杂交系统中筛选细胞外底物。单核细胞趋化蛋白3（MCP3 ; 158106）被确定为明胶酶A的生理底物。裂开的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一般趋化因子拮抗剂。McQuibban等（2000年）提示基质金属蛋白酶既是炎症反应的效应物又是调节物。

松山等（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。患有活动性疾病的患者中所有3种金属蛋白酶的水平均高于对照组（每例P均小于0.0001），即使缓解，MMP2的水平仍保持较高水平。相反，在所有患者中，临床体征和症状的改善与循环MMP3和MMP9水平的显着降低相关（p小于0.05）。松山等（2003年）得出结论，MMP2可能有助于诊断Takayasu动脉炎，并且MMP3和MMP9可以用作该疾病的活动标记。

上田等（2002年）研究了survivin基因（BIRC5；603352）和蛋白质在肿瘤样良性疾病子宫内膜异位症中的表达，并将它们与子宫内膜异位组织的凋亡和浸润性表型相关联。survivin，MMP2，MMP9和MMP14的基因表达水平（600754）比较了35例子宫内膜异位症患者通过手术获得的63例有色或无色素子宫内膜异位组织与12例无子宫内膜异位患者的正常子宫内膜组织的比较。临床上侵袭性色素沉着病变中Survivin，MMP2，MMP9和MMP14 mRNA表达水平显着高于正常异位子宫内膜，色素沉着中survivin基因表达也高于非色素沉着性病变（P小于0.05）。Survivin与所检查的63个子宫内膜异位组织中的MMP2，MMP9和MMP14基因表达水平密切相关（P小于0.01）。作者得出结论，survivin和MMPs的上调可能协同促进子宫内膜异位症的生存和入侵。

表兄弟等（2003）发现老年小鼠的雌性和中年小鼠的雌激素缺乏似乎增加了视网膜下色素上皮（sub-RPE）沉积物形成的严重性。RPE MMP2活性的丧失与沉积物的严重程度相关，雌激素缺乏小鼠的MMP2表达低于卵巢完整对照小鼠。但是，以研究中使用的剂量补充雌激素似乎并不能防止亚RPE沉积物的形成。

Noda等（2003）研究了MMPs及其激活与增生性糖尿病性视网膜病变的发病机制有关（PDR;参见603933）。他们证明pro-MMP2可能通过与MT1-MMP（MMP14）和TIMP2相互作用而在PDR的血管组织中得到有效激活。结果提示MMP2和MT1-MMP可能参与了纤​​维血管组织的形成。

McQuibban等（2001）发现MMP2从基质细胞衍生的因子-1（SDF1）（CXCL12；600835）切割N末端四肽，产生了一种名为SDF1（5-67）的蛋白质。作者发现，感染HIV-1的巨噬细胞分泌MMP2，导致SDF1介导的体内和体外神经毒性剂量依赖性增加（5-67），而全长SDF1的神经毒性最小（10倍）毒性较小）。张等（2003年）得出结论，这是一种在HIV 1型痴呆症中起作用的新型体内神经毒性途径。

格罗特等（2003）研究了机械拉伸是动脉高血压的标志，它导致血管壁重塑并通过NAD（P）H氧化酶诱导活性氧（ROS）形成，从而增强MMP在NAD（P）H氧化酶中的表达和活性。依赖的方式。野生型和p47-phox-/-小鼠的血管平滑肌细胞（VSMC）暴露于周期性机械拉伸导致快速ROS形成和p47-phox膜移位，随后Nox1转录本增加。在野生型VSMC中，MMP2 mRNA增加，但是在p47-phox-/-VSMC中，没有ROS形成，并且MMP2 mRNA没有变化。格罗特等（2003年） 得出结论，这些发现支持以下观点：在动脉高血压中，活性氧通过MMP激活参与血管重塑。

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。这些基因中的一些具有双重功能，在原发性肿瘤和肺微环境中均具有生长优势。其他的则促进了肺中积极的生长选择性。在鉴定出的肺转移签名基因中，包括MMP2在内的数个在功能上得到了验证。与没有签名的受试者相比，那些表达了肺转移签名的受试者的无肺转移生存期明显差，但没有无骨转移的存活期却很差。

转移涉及许多生物学功能，这些功能共同使癌细胞能够从主要部位扩散并吸收远处的器官。使用遗传和药理学方法，古普塔等（2007年）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在人乳腺癌细胞中表达时，共同促进了新的肿瘤血液的组装血管，肿瘤细胞释放进入循环系统以及通过循环肿瘤细胞播种肺转移破坏肺毛细血管。Gupta等（2007年）结论是，他们的发现揭示了侵略性原发性致瘤功能如何在机械上与更大的肺转移潜力相结合，以及如何通过特定药物组合将此类生物学活性作为治疗靶标。

Mosig等（2007年）生成Mmp2-/-小鼠，观察到人类多中心骨溶解性关节炎的特征减弱。另外，尽管在8周的生命中体内的细胞数目正常，但是Mmp2-/-骨髓细胞不能有效地支持成骨细胞和破骨细胞在培养中的生长和分化。在人的SaOS2和小鼠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（2007年）建议MMP2在早期骨骼发育以及骨细胞生长和增殖中起直接作用。

肯尼（Kenny）等（2008）发现MMP2的表达在卵巢癌细胞（OvCa）附着于间皮细胞后被诱导。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细胞的腹膜粘连，MMP2通过它们的受体α-5（ITGA5; 135620）-β 增强OvCa与FN1和VTN片段的结合。-1（ITGB1; 135630）整合和α-V-β-3整联蛋白。

▼ 生化特征
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晶体结构

Morgunova等（1999）报道了人MMP2全长形式的晶体结构。晶体结构揭示了前肽如何屏蔽催化裂隙，并且半胱氨酸开关可能通过裂解对前肽稳定性必不可少的环起作用。

▼ 测绘
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通过与人-小鼠细胞杂种中的一组DNA杂交，并使用基因探针进行原位杂交，Fan等（1989）将CLG4基因分配给16q21；参见Huhtala等（1990）。通过与体细胞杂种DNA的杂交，Collier等（1991）分配两个CLG4A和CLG4B（120361）至16号染色体Chen等人（1991年）通过使用14种小鼠/人类杂交细胞系和脆弱的FRA16B基因，将12个基因定位在16号染色体的长臂上。杂种中的断点以及脆弱的部位将长臂分为14个区域。他们得出结论，CLG4在16q13频段内。

Becker-Follmann等（1997年）创建了高分辨率的小鼠8号染色体上的连锁基团图，该图谱在人16q上是保守的。该图谱从16q13的MMP2基因座（最着丝粒的基因座）延伸到16q23.2-q23.3的CTRB（118890）。

▼ 分子遗传学
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Martignetti等人在两个沙特阿拉伯家庭的受影响成员中，多中心骨溶解，结节和关节病（MONA; 259600）隔离（2001）鉴定了家族特异性同等位基因MMP2突变（120360.0001和120360.0002）。

Vu（2001）讨论了MMP活性丧失可能导致沙特Torg-Winchester综合征病例中表现形式多样化的机制。组织纤维化似乎是由于成纤维细胞功能受损所致。关节炎和骨溶解增加破骨细胞活性；和颅面畸形和骨质减少对成骨细胞功能的损害。

Zankl等人在被诊断出患有温彻斯特综合症的MONA患者中发现了这种情况（2005）确定了MMP2基因的纯合突变（120360.0003）。

在患有Torg综合征的患者中，Zankl等人（2007年）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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Corry等（2002）显示支气管肺泡灌洗（BAL）和对照，致敏性变应原或IL13致敏的肺中活性和非活性（pro-）MMP2表达上调（147683）挑战的老鼠。用MMP抑制剂治疗或Mmp2缺陷型小鼠攻击后，哮喘表型得以维持，但BAL中的炎性细胞较少，并且这些细胞（尤其是嗜酸性粒细胞）同时在肺实质中积聚。RNase保护和定量RT-PCR分析表明，肺部炎症的增加伴随有过量的Th2细胞因子，特别是IL13。反复挑战Mmp2-/-，而不是野生型小鼠，由于窒息导致了明显更高的死亡率。在Mmp2缺陷小鼠中，BAL的趋化活性而非炎症细胞的趋化性显着降低。Corry等（2002年） 结论认为，MMP2在变应性肺部炎症中的主要功能是促进变应性炎症细胞从肺实质进入气道，并且抑制MMP不能有效治疗哮喘和变态反应性疾病，因为其清除腔内的重要性这些细胞。

伊藤等（1998）生成了Mmp2缺陷小鼠。他们观察到，根据背囊法，在Mmp2无效的小鼠中，肿瘤诱导的血管生成受到抑制。作者得出结论，宿主衍生的明胶酶A在血管生成和肿瘤进展中起着重要作用，并提出明胶酶A抑制剂可用于抗癌化学治疗。

为了研究Mmp2在血管生成中的作用，Kato等（2001年）分析了由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改变，他们将含碱性成纤维细胞生长因子（FGF）的微丸植入小鼠角膜中，并观察到Mmp2缺陷小鼠的角膜新生血管减少。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明显降低。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，与碱性FGF刺激后的野生型小鼠相比，Mmp2缺陷型小鼠的内皮生长显着减少。加藤等（2001年）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基因敲除小鼠，接受MMP2选择性抑制剂（TISAM）的野生型小鼠和对照野生型小鼠左冠状动脉结扎产生心肌梗塞。Mmp2无效和TISAM处理的小鼠的存活率显着高于野生型对照，这主要是由于对照组的心脏破裂所致，而Mmp2无效或TISAM处理的小鼠未见到心脏破裂。对照野生型小鼠显示梗塞心肌中Mmp2的酶原激活，强明胶分解活性和ECM组分降解。尽管对照中梗死的心肌细胞被巨噬细胞迅速清除，但在Mmp2无效和TISAM处理的小鼠中清除却受到抑制。松村等（2005年） 提示抑制MMP2活性可通过防止心脏破裂来提高急性心肌梗死后的存活率，并通过减少巨噬细胞浸润来延迟梗死后重塑。

Lee等（2005）发现小鼠后肢缺血后Mmp2活性和mRNA增加。Mmp2的有针对性的删除会损害灌注的恢复，并导致肢体坏疽的发生率很高，这表明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。

Chung等人在来自Fbn1（134797）缺陷小鼠的动脉瘤主动脉组织中，建立了一个Marfan综合征模型（154700）（2007年）发现Mmp2和Mmp9的上调，伴随着严重的弹性纤维断裂和降解。与对照组相比，动脉瘤性胸主动脉对去极化或受体刺激的反应收缩力降低了50％至80％，但Marfan和野生型小鼠的主动脉中α平滑肌肌节蛋白（ACTC1; 102540）的表达没有显着差异。Chung等（2007年）结论认为，在马凡综合症的胸主动脉瘤形成过程中，MMP2和MMP9被上调，并且由此导致的弹性纤维变性，主动脉收缩和机械特性的恶化可能解释了胸主动脉瘤的发病机理。

Mosig等（2007）生成了Mmp2-/-小鼠，观察到人类多中心骨溶解性关节炎的特征减弱，包括骨矿物质密度的逐渐丧失，关节软骨破坏，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明显减少和发育受限有关。在出生4天时，Mmp2-/-小鼠的成骨细胞和破骨细胞比对照组的同窝仔小鼠少约50％，但这些差异在4周龄时已基本解决。

在由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反应延迟。Mmp9的局部抑制作用抑制了神经性疼痛的早期，而Mmp2的抑制作用抑制了神经性疼痛的晚期。鞘内注射Mmp9或Mmp2会产生疼痛症状。Mmp9无效的小鼠没有显示早期的机械性异常性疼痛，但在第10天出现了疼痛。进一步的研究表明，疼痛与IL1B的Mmp9和Mmp2裂解有关（147720），以及激活小胶质细胞和星形胶质细胞。这些发现表明神经性疼痛的暂时机制。

▼ 等位基因变异体（5个示例）：
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.0001多中心骨溶解，结节和关节病
MMP2，ARG101HIS
在一个患有多中心溶骨，结节和关节炎的沙特家庭中（MONA; 259600），Martignetti等人（2001）显示受影响的成员在MMP2基因的外显子2的密码子101有G到A转换，预言组氨酸（R101H）替换精氨酸。突变发生在前结构域内，前结构域是跨物种和MMP基因家族其他成员高度保守的区域，与MMP2的自身蛋白水解激活有关。

Zankl等人在一个被诊断患有Torg综合征的女孩中（2007年）确定了MMP2基因突变的化合物杂合性：R101H突变和1357delC突变（120360.0005）导致外显子8移码和过早终止。

.0002多中心骨溶解，结节病和人工关节病
MMP2，TYR244TER
Martignetti等人在沙特家庭的受影响成员中患有多中心骨溶解，结节和关节炎（MONA；259600）（2001年）确定了MMP2基因的tyr244-to-ter（Y244X）突变。该突变影响底物结合位点和催化位点以及II型纤连蛋白和血红素/ TIMP2结合域的缺失。

.0003多中心骨溶解，结节和关节病
MMP2，GLU404LYS
Zankl等人在一名患有多中心溶骨，结节和关节病（MONA; 259600）的意大利患者中，被诊断出患有温彻斯特综合征（2005）确定了在MMP2基因的外显子8的纯合的1210G-A过渡，导致在蛋白质的催化结构域的glu404对lys（E404K）替换。人们认为404号密码子的谷氨酸对于所有金属蛋白酶的肽酶活性至关重要，因为它的羧基催化2个质子转移，有助于稳定过渡态，并触发产物的释放（Hangauer等，1984；Morgunova等人，1999）。

.0004多中心骨溶解，结节病和人工关节病
MMP2、3-BP DEL，1488TGG
在有多中心溶骨，结节和关节病的两个姐妹中（MONA，259600），最初由Lambert等报道患有Winchester综合征（1989），Rouzier等（2006）发现在MMP2基因的外显子8纯合的3个bp删除（1488delTGG），导致在蛋白质的催化结构域的第三个α螺旋的高度保守的区域的val400的损失。姐妹是阿尔及利亚血统的父母所生。

.0005多中心骨溶解，结节病和人工关节病
MMP2，1-BP DEL，1357C
为了讨论在Morg2基因中的1-bp缺失（1357delC），由Zankl等人在患有Torg综合征（MONA；259600）的患者的复合杂合状态下发现（2007），请参阅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。）