Science子刊:重大進展!基質金屬蛋白酶MMP9和MMP14調節破骨細胞的...

2020-11-30 生物谷

2020年2月9日訊/

生物谷

BIOON/---骨穩態（bone homeostasis）包括新骨形成與現有骨的重塑和吸收之間的平衡作用。對於患上骨質疏鬆等骨損耗疾病（bone-wasting disease）的患者而言，骨吸收佔主導。

破骨細胞（osteoclast）在正常生長和發育期間以及從骨質疏鬆症到癌症骨轉移的病理狀態中都積極地重塑骨骼的礦物質和蛋白成分。作為一種半胱氨酸蛋白酶，組織蛋白酶K（cathepsin K）賦予破骨細胞以強效的I型膠原溶解活性，然而，組織蛋白酶K缺失的小鼠以及組織蛋白酶K突變的人類，仍然通過尚未確定的效應物繼續重塑骨骼並降解膠原蛋白。

為了確定潛在的新型治療靶點，在一項新的研究中，來自美國密西根大學和中國武漢大學的研究人員鑑定出破骨細胞中的一種不依賴於組織蛋白酶K的膠原溶解系統，它由分泌性的基質金屬蛋白酶MMP9和膜錨定的基質金屬蛋白酶MMP14的功能冗餘性網絡組成。相關研究結果發表在2020年2月5日的Science Translational Medicine期刊上，論文標題為「Osteoclast-mediated bone resorption is controlled by a compensatory network of secreted and membrane-tethered metalloproteinases」。

Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aaw6143。

令人意外的是，儘管單獨剔除Mmp9和Mmp14中的任何一種都會使得骨吸收保持完整，但是同時靶向這兩種基質金屬蛋白酶可在體內和體外抑制小鼠破骨細胞的骨吸收活性，此外也在體外抑制人類破骨細胞的骨吸收活性。

在體內，Mmp9/Mmp14條件性雙敲除小鼠表現出顯著的骨密度增加，並且對甲狀旁腺激素或卵巢切除術（ovariectomy）引起的病理性骨丟失顯示出高度保護的狀態。

總之，這些研究結果表徵了一種在小鼠和人類破骨細胞中起作用的膠原溶解系統，並確定MMP9/MMP14軸是一種對骨損耗疾病狀態進行治療幹預的潛在靶標。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：Lingxin Zhu et al. Osteoclast-mediated bone resorption is controlled by a compensatory network of secreted and membrane-tethered metalloproteinases. Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aaw6143.

相關焦點

  • 骨生物學進展:分泌型和膜錨定金屬蛋白酶的補償網絡可調控破骨細胞介導的骨吸收
    組織蛋白酶K（CTSK）是一種在破骨細胞中高度表達的半胱氨酸蛋白酶，長期以來被認為在骨細胞外基質降解中起主導作用。然而，儘管出生後生長遲緩，患有緻密性成骨不全症人類以及Ctsk基因敲除小鼠，仍在繼續生長和重塑骨骼。那麼在Ctsk無效狀態下，是什麼蛋白水解酶系統代償了破骨細胞的骨吸收功能？1、單獨刪除MMP9和MMP14兩種蛋白酶中的任何一種都會使骨吸收保持完整。
  • 基質金屬蛋白酶抑制劑的研究進展
    由於膠原纖維網結構的複雜性，現有的粘接劑難以對膠原纖維形成完全的滲入和包裹，且樹脂的水解也會導致原本被包裹的膠原暴露。基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一類鈣、鋅離子依賴的蛋白水解酶。研究表明，牙本質中含有明膠酶（MMP-2和MMP-9）、間質溶解素1（MMP-3）、釉質素（MMP-20）和膠原酶-2（MMP-8）等。
  • 基質金屬蛋白酶MMP2/9活性檢測試劑盒,基本原理及注意事
    基質金屬蛋白酶MMP2/9活性檢測試劑盒,基本原理及注意事 中國教育裝備採購網 2015/6/23 10:51:22 圍觀340次
  • 成骨細胞與破骨細胞是夥伴,還是敵人?!
    骨組織中存在成骨細胞（osteoblast，OB）和破骨細胞（osteoclast，OC）。
  • 骨生物學進展:TGFβ通過增強FBXO6介導的MMP14泛素化作用減弱軟骨細胞外基質降解
    FBXO6在骨關節炎中可以通過調節MMP14泛素化和降解來抑制MMP13活化；2. TGFβ-SMAD2/ 3信號通路可調控FBXO6基因轉錄，從而通過增強FBXO6介導的MMP14泛素化來保護軟骨。分泌途徑中的大多數蛋白質，例如基質金屬蛋白酶，都被N-聚糖修飾，並在骨關節炎（OA）的發展中起重要作用。但是，FBXO6是否對OA的發病機制發揮調節作用仍不清楚。方法檢測人和小鼠OA模型軟骨中FBXO6的表達。研究FBXO6在軟骨退變中的作用使用FBXO6-/-小鼠，轉基因Col2a1-CreERT2; FBXO6f/f兩種轉基因小鼠。
  • 成骨細胞和破骨細胞
    人體是一個複雜的平衡系統，還有一種破骨細胞（osteoclast,OC）和成骨細胞對抗，否則小孩子長個子豈不是要頂破天花板？破骨細胞也是由幹細胞分化來的，幹細胞的絕活就是各種「變」。成骨細胞負責生產加工新的骨質，破骨細胞負責把多餘的骨吃掉。破骨細胞和成骨細胞之間可以相互激活。骨骼是一個動態活性組織,它通過持續的重塑來維持其礦化平衡及自身的結構完整。
  • Science子刊:重大進展!改變Cas9和gRNA遞送比例可提高CRISPR編輯效率
    論文通訊作者、德克薩斯大學西南醫學中心的Eric Olson博士說，「當我們在抗肌萎縮蛋白編碼基因的其他缺陷部分測試CRISPR時，調節我們的組分配方以獲得最佳結果可能很重要。這種新的見解可能進一步促進了CRISPR在治療DMD和許多其他疾病中的應用。」
  • 合作文獻│Elisa試劑盒檢測人血清MMP2、MMP9蛋白
    基質金屬蛋白酶與心肌梗死後心臟重構［J］． 心血管病學進展， 2019， 40( 8) : 1094-1098．［4］ 楊東慧，餘鵬，蔡鵬威，等．心功能不全患者血漿可溶性基質裂解素、基質金屬蛋白酶、N 末端B 型利鈉肽原水平的診斷價值［J］． 中國醫科大學學報，2019，48( 12) ． 1067-1072．
  • 骨生物學進展:機械感應蛋白PIEZO1通過成骨破骨crosstalk調節骨平衡
    此外，Piezo1敲除小鼠對後肢卸載引起的進一步骨丟失和骨吸收具有抵抗力，表明PIEZO1可以響應機械力而影響成骨細胞-破骨細胞串擾。在機械水平上，響應機械負荷，成骨細胞中的PIEZO1控制II型和IX型膠原的YAP依賴性表達。反過來，這些膠原同工型調節破骨細胞分化。綜上所述，我們的數據確定PIEZO1是調節骨骼動態平衡的主要骨骼機械傳感器。
  • Nature子刊:逆轉皮膚衰老的關鍵在線粒體
    更要命的是，線粒體功能障礙容易引發一系列年齡相關性疾病，例如心血管疾病、糖尿病、年齡相關性神經疾病和癌症等。在這項研究中，Keshav Singh以小鼠為模型，利用抗生素強力黴素（doxycycline）誘導與線粒體功能障礙有關的突變，引發線粒體DNA缺失。
  • 南京大學團隊取得重要進展，成果接連登上Science子刊、Nature子刊
    近日，南京大學物理學院繆峰團隊在類腦視覺傳感器方面取得重要進展，成果以&34;（基於柵極可調範德華異質結的可重構神經網絡視覺傳感器）為題於 2020年6月24日發表在《科學》雜誌子刊Science Advances上。
  • 糖皮質激素性骨質疏鬆致病機制最新研究進展
    生理水平的GC可以調節電解質、體液穩態和免疫應激反應等，對於組織的生長發育是必要的，GC受體(GR)廣泛缺失的小鼠導致出生後早期死亡，細胞特異性GC信號的缺失導致了對GC在骨組織生理作用的中斷。GR表達水平和配體結合的親和性可以影響GC在組織中發揮的作用。
  • 轉錄因子HIF-1α與口腔疾病關係的研究進展
    研究發現，HIF-1α在動物心血管系統的生成、骨系統的發育和神經胚的形成過程中都有表達，可以調控細胞的生長、增殖、遷移和凋亡等過程，與人類多種生理、病理過程相關。然而對HIF-1α及其信號通路的研究，以往多體現在腫瘤方面，近期發現其對口腔某些疾病發生與發展意義重大。
  • 能源周報：Science、Nature子刊等大合集
    在室溫下的循環過程中，金屬負極和電解質之間的鋰汞齊界面在固體和液體之間經歷了可逆的等溫相變，從而導致金屬負極的自愈表面。在膠凝固體基質中，由於納米級材料能夠同時增強離子凝膠的機械性能，熱穩定性，離子電導率和電化學穩定性，因此已顯示出特殊的前景。這些有益的特性表明，離子凝膠電解質不僅是現有鋰離子電池的關注點，而且也是下一代可充電電池技術的關注點。在此，討論了納米複合離子凝膠電解質的最新進展，以突出其作為可充電電池固態電解質的優勢。
  • 南大成果接連登上Science子刊、Nature子刊
    近日，南京大學物理學院繆峰團隊在類腦視覺傳感器方面取得重要進展，成果以"Gate tunable van der Waals heterostructure for reconfigurable neural network vision sensor"（基於柵極可調範德華異質結的可重構神經網絡視覺傳感器）為題於 2020年6月24日發表在《科學》雜誌子刊Science Advances
  • 喝甲醇的「甲蟲」登上《Science》子刊封面
    這篇論文剛剛登上了《Science》機器人子刊封面，一作楊秀峰本碩都就讀於華科。楊秀峰「RoBeetle」使用「人造肌肉系統」爬行、爬坡，還能在背上負載其自重2.6倍的物體續航2小時之久。論文登上《Science》機器人子刊封面大多數的機器人都需要體積龐大且需要電力的電機，電池成為機器人運行的必需品，而電池的大小限制著機器人的「體型」，即使是最小的電池也有50毫克重的虎甲蟲重量的10~20倍。
  • Science子刊:喝酒為何會上癮?酒精會改變腦細胞外空間形狀及大腦中...
    酒癮對個人生活和家庭造成嚴重的負面影響，然而，卻很少有研究對酒癮的具體形成機製作出解釋。近日，西班牙神經科學研究所的研究人員在國際頂尖學術期刊 Science 子刊 Science Advances 雜誌發表了題為：Chronic alcohol consumption alters extracellular space geometry and transmitter
  • 浙江大學:最近連發2篇Science和多篇Nature子刊!
    在國家雙一流名單公布的最近一個多月裡，浙江大學在科研方面就取得了很大突破，連續發表2篇Science（含參與發表1篇）和5篇Nature子刊，上升勢頭可謂非常強勁。　　這些論文來自浙大不同院系，包括生命科學研究院、醫學院、化學系、物理系、農學院等。
  • Nature:「泛素-蛋白酶體」中基質降解的調控機制
    在「泛素-蛋白酶體」系統（該系統通過降解受損的或多餘的蛋白而在真核細胞中扮演一個重要角色）中，註定要被破壞的基質被「泛素鏈」共價修飾，隨後又被蛋白酶體降解。現在，一個新的調控機制已在人體細胞中被識別出來，蛋白酶體活性通過這個機制來被「泛素鏈」的長度調控。「去泛素化」酶Usp14可以通過修剪「泛素鏈」來抑制與泛素結合在一起的基質的降解。
  • 催化周報：Science和Nature子刊等大合集
    通過結合在酸性質子交換層附近有效的金屬氧化物WD催化劑和在鹼金屬氫氧化物交換層附近有效的金屬氧化物WD催化劑，作者證明了在20 mA·cm−2中過電位<10 mV的情況下BPM驅動WD和在500 mA·cm−2下在鹼性陽極和酸性陰極下工作的純水BPM電解槽總電解電壓為~2.2V。