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利用遗传密码扩展修改 N-TIMP2 对 MMP-2、MMP-9 和 MMP-14 的特异性

Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2023-03-30 , DOI: 10.1038/s41598-023-32019-3
Hezi Hayun 1 , Matt Coban 2 , Ashok Kumar Bhagat 3, 4 , Eden Ozer 3, 4 , Lital Alfonta 3, 4 , Thomas R Caulfield 5 , Evette S Radisky 2 , Niv Papo 1
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基质金属蛋白酶 (MMP) 调节生物过程中细胞外基质 (ECM) 成分的降解。 MMP 活性由金属蛋白酶的天然组织抑制剂 (TIMP) 控制,TIMP 通过与 MMP 的含 Zn 2+催化袋相互作用,非选择性地抑制多个 MMP 的功能。最近的研究表明,设计赋予 MMP 特异性的 TIMP 可用于治疗目的,但事实证明获得特异性 TIMP-2 抑制剂具有挑战性。在这里,为了提高 MMP 特异性,我们掺入了金属结合非规范氨基酸 (NCAA)、3,4-二羟基苯丙氨酸 (L-DOPA) 和 (8-羟基喹啉-3-基)丙氨酸 (HqAla),在与催化 Zn 2+离子(S2、S69、A70、L100)或结构 Ca 2+离子(Y36)相互作用的选定位置处进入 TIMP2(N-TIMP2)的 MMP 抑制性 N 端结构域。对含有 NCAA 的变体对 MMP-2、MMP-9 和 MMP-14 的体外抑制效力的评估表明,大多数变体对 MMP-14 的抑制活性显着丧失,但对 MMP-2 和 MMP-9 的抑制活性没有显着丧失,导致对后一种蛋白酶的特异性增加。 S69 的取代使 L-DOPA 和 HqAla 变体的选择性得到了最大的改进。分子模型表明 MMP-2 和 MMP-9 如何能够更好地在与 N-TIMP2 的分子间界面上容纳庞大的 NCAA 取代基。模型还表明,NCAA 侧链不是与 Zn 2+配位,而是在分子间界面与 MMP-2 和 MMP-9 形成稳定的极性相互作用。 我们的研究结果说明了如何利用 NCAA 的掺入来探测(并可能利用)密切相关的蛋白质-蛋白质复合物中取代的差异耐受性,作为提高特异性的一种手段。





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更新日期:2023-03-30
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