Hypochlorige Säure oxidiert die Cystein-Schalter-Domäne von Pro-Matrilysin (MMP-7)

Myeloperoxidase verwendet Wasserstoffperoxid (H2O2), um hypochlorige Säure (HOCl), ein potentes zytotoxisches Oxidationsmittel, zu erzeugen. Wir zeigen, dass HOCl die Aktivität der Matrix-Metalloproteinase-7 (MMP-7, Matrilysin) in vitro reguliert, was darauf hindeutet, dass dieses Oxidationsmittel MMPs in der Arterienwand aktiviert. Tatsächlich wurden sowohl MMP-7 als auch Myeloperoxidase in lipidhaltigen Makrophagen in menschlichen atherosklerotischen Läsionen kolokalisiert. Eine hochkonservierte Domäne, die als Cystein-Schalter bezeichnet wird, wurde vorgeschlagen, um die MMP-Aktivität zu regulieren. Als wir ein synthetisches Peptid, das den Cystein-Schalter nachahmte, HOCl aussetzten, zeigte die HPLC-Analyse, dass das Thiol-Rest schnell reagierte und eine nahezu quantitative Ausbeute an Produkten erzeugte. Die Tandem-Massenspektrometrie identifizierte die Produkte als Sulfinsäure, Sulfonsäure und ein Dimer mit einer Disulfidbrücke. Im Gegensatz dazu reagierte das Peptid langsam mit H2O2, und das einzige Produkt war das Disulfid. Darüber hinaus aktivierte HOCl pro-MMP-7 erheblich, ein MMP, das in vivo in lipidhaltigen Makrophagen hoch exprimiert wird. Die Tandem-Massenspektrometrie von Trypsin-Digests ergab, dass das Thiol-Rest der Cystein-Schalter-Domäne des Enzyms in Sulfinsäure umgewandelt wurde. Die Thiol-Oxidation war mit einer autolytischen Spaltung von pro-MMP-7 verbunden und deutet stark darauf hin, dass die Sauerstoffanreicherung das latente Enzym aktiviert. Im Gegensatz dazu konnte H2O2 das Thiol-Rest des Proteins nicht oxidieren oder das Enzym aktivieren. Somit aktiviert HOCl pro-MMP-7, indem es das Thiol-Rest des Cystein-Schalters in Sulfinsäure umwandelt. Dieser Aktivierungsmechanismus unterscheidet sich von der gut untersuchten proteolytischen Spaltung der MMP-Proenzyme. Unsere Beobachtungen werfen die Möglichkeit auf, dass HOCl, das von Myeloperoxidase erzeugt wird, zur Aktivierung von MMP und damit zur Plaqueruptur in der Arterienwand beiträgt. HOCl und andere Oxidationsmittel könnten die MMP-Aktivität durch denselben Mechanismus unter verschiedenen entzündlichen Bedingungen regulieren.