Las gelatinasas son enzimas capaces de degradar la gelatina a través de la hidrólisis , desempeñando un papel importante en la degradación de la matriz extracelular y la remodelación tisular . Las gelatinasas son un tipo de metaloproteinasa de matriz (MMP), una familia de enzimas que dependen del zinc como cofactor y pueden descomponer partes de la matriz extracelular . [1] Las MMP tienen múltiples subgrupos, incluyendo la gelatinasa A ( MMP-2 ) y la gelatinasa B ( MMP-9 ). A las gelatinasas se les asigna una variedad de números de la Comisión de Enzimas : la gelatinasa A usa 3.4.24.24, y la gelatinasa B usa 3.4.24.35, en el que los primeros tres números son iguales. El primer dígito, 3, es la clase. Las enzimas de clase 3 son hidrolasas , enzimas que catalizan reacciones de hidrólisis, es decir, escinden enlaces en presencia de agua. El siguiente dígito representa la subclase 4, o proteasas , que son enzimas que hidrolizan enlaces peptídicos en proteínas. El siguiente número es la subsubclase de 24, que consiste en metaloendopeptidasas que contienen iones metálicos en sus sitios activos, en este caso zinc, que ayudan a escindir enlaces peptídicos. La última parte del número EC es el número de serie, que identifica enzimas específicas dentro de una subsubclase. 24 representa la gelatinasa A, que es una metaloproteinasa que descompone la gelatina y el colágeno, mientras que 35 representa la gelatinasa B, que hidroliza enlaces peptídicos. [2]
Las enzimas gelatinasas se pueden encontrar en varios eucariotas , incluidos mamíferos y aves; bacterias, incluidas Pseudomonas aeruginosa y Serratia marcescens ), y hongos , pero pueden tener variaciones entre especies según la identificación y la función del tipo de gelatinasa. En humanos, las gelatinasas expresadas son las metaloproteinasas de matriz MMP2 y MMP9 . [3] Además, se ha demostrado que las gelatinasas A (MMP2) y B (MMP9) ayudan a desarrollar nuevos vasos sanguíneos en las córneas de ratas y conejos cuando experimentan daño corneal. Las heridas corneales en estos roedores pueden producir una mayor expresión y actividad de la enzima. La gelatinasa ayuda a remodelar la matriz extracelular dañada (EMC) al eliminar las proteínas de la matriz dañadas (por MMP-9), lo que produce una respuesta angiogénica o la formación de nuevos vasos sanguíneos. Esto indica que hay una remodelación de colágeno en el tejido de reparación del estroma corneal con gelatinasas. [4]
Estas proteasas específicas utilizan la hidrólisis para descomponer la gelatina a través de dos pasos secuenciales. El primero produce productos polipeptídicos, seguidos de aminoácidos (normalmente alfa aminoácidos). [5] El sustrato en este caso es la gelatina, y los productos son los polipéptidos formados. La gelatinasa se une al sustrato, gelatina, debido a la especificidad de las interacciones de unión en la superficie celular. La catálisis, asociada con un ion de zinc y residuos de aminoácidos, rompe los enlaces peptídicos en polipéptidos a través de la escisión. Los polipéptidos se convierten posteriormente en aminoácidos, el segundo paso secuencial y producto de la reacción. Proteínas adicionales, como TIMP-2 y otros TIMP , funcionan como inhibidores para regular y controlar la vía enzimática uniéndose al sitio activo de la gelatinasa, lo que evita la descomposición del sustrato. [6]
Las gelatinasas pueden regular la activación y la actividad enzimática mediante interacciones en la superficie celular. Las proteínas de superficie regulan funciones como la localización, la inhibición y la internalización. La unión de la enzima a la superficie la pone en estrecha concordancia con ciertos sustratos en el espacio pericelular para regular la función de las MMP. La localización les permite degradar elementos específicos de la EMC mediante una asociación cercana con la superficie celular. [7]
Las gelatinasas contienen un dominio catalítico (ubicado en la región C-terminal), que es esencial para la actividad enzimática y la hidrólisis de los enlaces peptídicos en las moléculas del sustrato. Este dominio contiene cinco hebras beta en una lámina beta retorcida unidas entre sí por tres hélices alfa . El sitio activo se encuentra entre una hebra beta y una hélice alfa, que contiene residuos de histidina , con otra hélice que contiene un residuo de histidina, creando bucles. Estas histidinas están en relación con un ion de zinc catalítico, que desempeña un papel importante en la catálisis de la hidrólisis de los enlaces peptídicos en las proteínas. También en la región C-terminal, hay un dominio similar a la hemopexina, que interactúa con una parte de la membrana celular. [8] Contribuyendo a la especificidad, afinidad y localización de la enzima, está formado por cuatro láminas beta con láminas beta de cadena beta antiparalelas. [9] Además, existe la fibronectina tipo II (FNII), importante para el reconocimiento, plegamiento y mediación de las interacciones de gelatina debido a la participación de las interacciones proteína-proteína, y es crucial para la especificidad del sustrato. La FNII consta de dos láminas beta antiparalelas de doble cadena. Las estructuras primarias de las MMP individuales pueden tener diferentes composiciones de dominios, y la disposición de los dominios y las estructuras ayudan con el plegamiento y la estabilidad de la enzima, ya que el plegamiento es lo que promueve la actividad enzimática.
Algunas de las gelatinasas son proteinasas que dependen del zinc. Los sitios activos conocidos de estas proteínas se encuentran en los dominios catalíticos y, por lo general, contienen un átomo de zinc en un sitio conocido, que es importante para la catálisis. Los sitios activos también contienen residuos de histidina y glutamato , lo que establece la región del sitio activo de unión al zinc catalítico. [10] Estos residuos están en coordinación con el ion zinc para la estabilización y la conformación. Este sitio activo ayuda a la hidrólisis de los enlaces peptídicos en sustratos, como la gelatina y el colágeno, debido a la coordinación de los iones zinc y los residuos de aminoácidos . También influyen en la catálisis de la gelatinasa y la unión de los sustratos. [11]
