Matriz Extracelular

7/21/2019 Matriz Extracelular

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MATRIZ EXTRACELULAR MATRIZ EXTRACELULAR



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 ..



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 ..



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.



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 ..



DEFINICION DEDEFINICION DE

MATRIZ EXTRACELULAR MATRIZ EXTRACELULAR



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 ..





























Sección Sección transversal detransversal de acinos acinos concon morfología morfología normal.normal.



Sección transversal de células de cáncer mamario y matriz extracelular.

AcercamientoAcercamiento de lade la imagenimagen anterioranterior



Acercamiento Acercamiento de lade la imagen imagen anterior.anterior.

ComplejoComplejo dede adhesiónadhesión focal en lafocal en la membranamembrana celularcelular



Complejo Complejo dede adhesión adhesión focal en lafocal en la membrana membrana celular celular ..

LaLa integrinaintegrina sese uneune a laa la fibronectinafibronectina



LaLa integrina integrina sese une une a laa la fibronectina fibronectina ..

TodasTodas laslas integrinasintegrinas sese unenunen a laa la fibronectinafibronectina yy muevenmueven



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



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



Vuelta Vuelta a laa la sección sección transversal de latransversal de la célula célula tumoral tumoral ..

VistaVista cercanacercana alal núcleonúcleo



VistaVista cercana cercana alal núcleo núcleo ..

VisiónVisión completacompleta deldel núcleonúcleo



Visión Visión completa completa deldel núcleo núcleo ..

R iRacimo l lcelular con f l ímorfolo ía bi dcambiada



Racimo Racimo celular celular concon morfología morfología cambiada cambiada ..





Papel Papel dede proteasas proteasas dede matriz matriz

extracelular extracelular





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 ..



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.





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



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 ..



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 ..





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 ..



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 ..



Metaloproteinasas Metaloproteinasas dede matriz matriz

extracelular extracelular

.

.



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.



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



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



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



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;



* 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







UnUn ejemplo ejemplo :: activador activador dede plasminógeno plasminógeno tipo tipo uroquinasa uroquinasa ( ( uPAuPA))

yy su su receptor ( receptor ( uPAR uPAR ).).



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 ..



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 ..





•WX-UK1 (inhibidor de proteasas deserina)



serina)



WX360 inhibe angiogénesis en un modelo de aorta de rata. A)control B) tratado con WX-360 (antagonista del receptor).



INHIBIDORES TISULARES INHIBIDORES TISULARES

DE DE

METALOPROTEINASAS METALOPROTEINASAS



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 ..



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”.





LasLas diferenciasdiferencias entreentre loslos miembrosmiembros dede



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



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 ..



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



•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



MUCHAS GRACIAS POR SUMUCHAS GRACIAS POR SU

ATENCION ATENCION

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