Matrix metalloproteinases and collagen catabolism

Biopolymers - Peptide Science Section

Volumn 66, Issue 1, 2002, Pages 19-32

  Lauer Fields, Janelle L ^a   Juska, Darius ^a   Fields, Gregg B ^a  

^a FLORIDA ATLANTIC UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Collagen catabolism; Collagenolysis; Extracellular matrix components; Matrix metalloproteinase; Tissue remodeling; Triple helical peptide

Indexed keywords

CATALYSIS; DEGRADATION; DISEASES; TISSUE;

DISTORTION;

COLLAGEN;

COLLAGEN; MATRIX METALLOPROTEINASE; PEPTIDASE; COLLAGENASE; PEPTIDE; PROTEINASE;

ALPHA HELIX; CARBOXY TERMINAL SEQUENCE; CATABOLISM; CATALYSIS; CATALYST; COLLAGEN DEGRADATION; DISEASE ASSOCIATION; ENZYME ACTIVITY; HUMAN; MOLECULAR EVOLUTION; NONHUMAN; PROTEIN DOMAIN; REGULATORY MECHANISM; REVIEW; CARBOHYDRATE ANALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; METABOLISM; MOLECULAR GENETICS; PHYSIOLOGY; PROTEIN BINDING; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE;

CARBOHYDRATE SEQUENCE; COLLAGEN; COLLAGENASES; ENDOPEPTIDASES; MATRIX METALLOPROTEINASES; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR SEQUENCE DATA; PEPTIDES; PROTEIN BINDING; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY;

EID: 0036391436     PISSN: 00063525     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/bip.10201     Document Type: Review

References (101)

1. Birkedal-Hansen, H.; Moore, W. G. I.; Bodden, M. K.; Windsor, L. J.; Birkedal-Hansen, B.; DeCarlo, A.; Engler, J. A. Crit Rev Oral Biol Med 1993, 4, 197-250.
2. Chambers, A. F.; Matrisian, L. M. J Nat Cancer Inst 1997, 89, 1260-1270.
3. Kleiner, D. E.; Stetler-Stevenson, W. G. Cancer Chemother Pharmacol 1999, 43(Suppl), S42-S51.
4. Liotta, L. A. Sci Am 1992, 266 (2), 54-63.
5. Nagase, H. In Zinc Metalloproteases In Health and Disease; Hooper, N. M., Ed.; Taylor & Francis: London, 1996; pp 153-204.
6. Nelson, A. R.; Fingleton, B.; Rothenberg, M. L.; Matrisian, L. M. J Clin Oncol 2000, 18, 1135-1149.
7. Beckett, R. P. Exp Opin Ther Patents 1996, 6, 1305-1315.
8. Beckett, R. P.; Whittaker, M. Exp Opin Ther Patents 1998, 8, 259-282.
9. Whittaker, M.; Floyd, C. D.; Brown, P.; Gearing, A. J. H. Chem Rev 1999, 99, 2735-2776.
10. Lauer-Fields, J. L.; Fields, G. B. Exp Opin Ther Patents 2000, 10, 1873-1884.
11. Woessner, J. F.; Nagase, H. Matrix Metalloproteinases and TIMPs; Oxford University Press, Oxford, 2000.
12. Aimes, R. T.; Quigley, J. P. J Biol Chem 1995, 270, 5872-5876.
13. Fields, G. B. J Theor Biol 1991, 153, 585-602.
14. Freije, J. M. P.; Diez-Itza, T.; Balbin, M.; Sanchez, L. M.; Blasco, R.; Tolivia, J.; Lopez-Otin, C. J Biol Chem 1994, 269, 16766-16773.
15. Knäuper, V.; Löpez-Otin, C.; Smith, B.; Knight, G.; Murphy, G. J Biol Chem 1996, 271, 1544-1550.
16. Mitchell, P. G.; Magna, H. A.; Reeves, L. M.; Lopresti-Morrow, L. L.; Yocum, S. A.; Rosner, P. J.; Geoghegan, K. F.; Hambor, J. E. J Clin Invest 1996, 97, 761-768.
17. Ohuchi, E.; Imai, K.; Fujii, Y.; Sato, H.; Seiki, M.; Okada, Y. J Biol Chem 1997, 272, 2446-2451.
18. Stolow, M. A.; Bauzon, D. D.; Li, J.; Sedgwick, T.; Liang, V. C.; Sang, Q. A.; Shi, Y. B. Mol Biol Cell 1996, 7, 1471-1483.
19. Yang, M.; Kurkinen, M. J Biol Chem 1998, 273, 17893-17900.
20. Allan, J. A.; Hembry, R. M.; Angal, S.; Reynolds, J. J.; Murphy, G. J Cell Sci 1991, 99, 789-795.
21. Allan, J. A.; Docherty, A. J. P.; Barker, P. J.; Huskisson, N. S.; Reynolds, J. J.; Murphy, G. Biochem J 1995, 309, 299-306.
22. Murphy, G.; Allan, J. A.; Willenbrock, F.; Cockett, M. I.; O'Connell, J. P.; Docherty, A. J. P. J Biol Chem 1992, 267, 9612-9618.
23. Overall, C. M. In Methods In Molecular Biology 151: Matrix Metalloproteinase Protocols; Clark, I. M., Ed.; Humana Press: Totowa, NJ, 2001; pp 79-120.
24. Lauer-Fields, J. L.; Fields, G. B. Biol Chem 2002, 383.
25. Nagase, H.; Fields, G. B. Biopolymers 1996, 40, 399-416.
26. Bode, W.; Fernandez-Catalan, C.; Tschesche, H.; Grams, F.; Nagase, H.; Maskos, K. Cell Mol Life Sci 1999, 55, 639-652.
27. Fan, P.; Li, M. H.; Brodsky, B.; Baum, J. Biochemistry 1993, 32, 13299-13309.
28. Jelinski, L. W.; Torchia, D. A. J Mol Biol 1979, 133, 45-65.
29. Jelinski, L. W.; Sullivan, C. E.; Torchia, D. A. Nature 1980, 284, 531-534.
30. Liu, X.; Kim, S.; Dai, Q.-H.; Brodsky, B.; Baum, J. Biochemistry 1998, 37, 15528-15533.
31. Yu, Y.-C.; Roontga, V.; Daragan, V. A.; Mayo, K. H.; Tirrell, M.; Fields, G. B. Biochemistry 1999, 38, 1659-1668.
32. Fiori, S.; Moroder, L. In Peptides: The Wave Of The Future (Proceedings of the Seventeenth American Peptide Symposium, June 9-14, 2001, San Diego, CA); Houghton, R. A., Lebl, M., Eds., American Peptide Symposium: San Diego, 2001; pp 355-356.
33. Kramer, R. Z.; Berman, H. M. J Biomol Struct Dynamics 1998, 16, 367-380.
34. Kramer, R. Z.; Bella, J.; Mayville, P.; Brodsky, B.; Berman, H. M. Nature Struct Biol 1999, 6, 454-457.
35. Wu, H.; Byrne, M. H.; Stacey, A.; Goldring, M. B.; Birkhead, J. R.; Jaenisch, R.; Krane, S. M. Proc Natl Acad Sci USA 1990, 87, 5888-5892.
36. Hasty, K. A.; Wu, H.; Byrne, M.; Goldring, M. B.; Seyer, J. M.; Jaenisch, R.; Krane, S. M.; Mainardi, C. L. Matrix 1993, 13, 181-186.
37. Chung, L.; Shimokawa, K.; Dinakarpandian, D.; Grams, F.; Fields, G. B.; Nagase, H. J Biol Chem 2000, 275, 29610-29617.
38. Knäuper, V.; Patterson, M. L.; Gomis-Rüth, F. X.; Smith, B.; Lyons, A.; Docherty, A. J. P.; Murphy, G. Eur J Biochem 2001, 268, 1888-1896.
39. Brandstetter, H.; Grams, F.; Glitz, D.; Lang, A.; Huber, R.; Bode, W.; Krell, H.-W.; Engh, R. A. J Biol Chem 2001, 276, 17405-17412.
40. Clark, I. N.; Cawston, T. E. Biochem J. 1989, 263, 201-206.
41. Knäuper, V.; Cowell, S.; Smith, B.; Lopez-Otin, C.; O'Shea, M.; Morris, H.; Zardi, L.; Murphy, G. J Biol Chem 1997, 272, 7608-7616.
42. Knäuper, V.; Osthues, A.; DeClerk, Y. A.; Langley, K. E.; Bläser, J.; Tschesche, H. Biochem J 1993, 291, 847-854.
43. Matsushita, O.; Koide, T.; Kobayashi, R.; Nagata, K.; Okabe, A. J Biol Chem 2001, 276, 8761-8770.
44. Hirose, T.; Patterson, C.; Pourmotabbed, T.; Mainardi, C. L.; Hasty, K. A. Proc Natl Acad Sci USA 1993, 90, 2569-2573.
45. Murphy, G.; Knäuper, V. Matrix Biol 1997, 15, 511-518.
46. Patterson, M. L.; Atkinson, S. J.; Knäuper, V.; Murphy, G. FEBS Lett 2001, 503, 158-162.
47. Briknarová, K.; Gehrmann, M.; Bányai, L.; Tordai, H.; Patthy, L.; Llinás, M. J Biol Chem 2001, 276, 27613- 27621.
48. Lauer-Fields, J. L.; Nagase, H.; Fields, G. B. J Chromatogr A. 2000, 890, 117-125.
49. Lauer-Fields, J. L.; Tuzinski, K. A.; Shimokawa, K.; Nagase, H.; Fields, G. B. J Biol Chem 2000, 275, 13282-13290.
50. Ottl, J.; Gabriel, D.; Murphy, G.; Knäuper, V.; Tominaga, Y.; Nagase, H.; Kröger, M.; Tschesche, H.; Bode, W.; Moroder, L. Chem Biol 2000, 7, 119-132.
51. Bode, W.; Reinemer, P.; Huber, R.; Kleine, T.; Schnierer, S.; Tschesche, H. EMBO J 1994, 13, 1263-1269.
52. Borkakoti, N.; Winkler, F. K.; Williams, D. H.; D'Arcy, A.; Broadhurst, M. J.; Brown, P. A.; Johnson, W. H.; Murray, E. J. Nature Struct Biol 1994, 1, 106-110.
53. Grams, F.; Reinemer, P.; Powers, J. C.; Kleine, T.; Pieper, M.; Tschesche, H.; Huber, R.; Bode, W. Eur J Biochem 1995, 228, 830-841.
54. Li, J.; Brick, P.; O'Hare, M. C.; Skarzynski, T.; Lloyd, L. F.; Curry, V. A.; Clark, I. M.; Bigg, H. F.; Hazleman, B. L.; Cawston, T. E.; Blow, D. M. Structure 1995, 15, 541-549.
55. Spurlino, J. C.; Smallwood, A. M.; Carlton, D. D.; Banks, T. M.; Vavra, K. J.; Johnson, J. S.; Cook, E. R.; Falvo, J.; Wahl, R. C.; Pulvino, T. A.; Wendoloski, J. J.; Smith, D. L. Proteins 1994, 19, 98-109.
56. Stams, T.; Spurlino, J. C.; Smith, D. L.; Wahl, R. C.; Ho, T. F.; Qoronfleh, M. W.; Banks, T. M.; Rubin, B. Struct Biol 1994, 1, 119-123.
57. Bächinger, H. P.; Bruckner, P.; Timpl, R.; Prockop, D. J.; Engel, J. Eur J Biochem 1980, 106, 619-632.
58. Birkedal-Hansen, H.; Taylor, R. E.; Bhown, A. S.; Katz, J.; Lin, H.-Y.; Wells, B. R. J Biol Chem 1985, 260, 16411-16417.
59. Bruckner, P.; Prockop, D. J. Anal Biochem 1981, 110, 360-368.
60. Ryhänen, L.; Zaragoza, E. J.; Uitto, J. Arch Biochem Biophys 1983, 223, 562-571.
61. Sieron, A. L.; Fertala, A.; Ala-Kokko, L.; Prockop, D. J. J Biol Chem 1993, 268, 21232-21237.
62. Chung, L.; Shimokawa, K.-I.; Nagase, H. In Peptides For The New Millennium; Fields, G. B., Tam, J. P., Barany, G., Eds.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 2000; pp 438-440.
63. Grant, G. A.; Henderson, K. O.; Eisen, A. Z.; Bradshaw, R. A. Biochemistry 1980, 19, 4653-4659.
64. Lecroisey, A.; Gilles, A.-M.; De Wolf, A.; Keil, B. J Biol Chem 1987, 262, 7546-7551.
65. Sellos, D.; Van Wormhoudt, A. FEBS Lett 1992, 309, 219-224.
66. Brömme, D.; Okamoto, K.; Wang, B. B.; Biroc, S. J Biol Chem 1996, 271, 2126-2132.
67. Tsu, C. A.; Persona, J. J.; Schellenberger, V.; Turck, C. W.; Craik, C. S. J Biol Chem 1994, 269, 19565-19572.
68. Perona, J. J.; Tsu, C. A.; Craik, C. S.; Fletterick, R. J. Biochemistry 1997, 36, 5381-5392.
69. Miller, E. J.; Finch, J. E., Jr.; Chung, E.; Butler, W. T.; Robertson, P. B. Arch Biochem Biophys 1976, 173, 631-637.
70. Wang, H.-M.; Chan, J.; Pettigrew, D. W.; Sodek, J. Biochim Biophys Acta 1978, 533, 270-277.
71. Leikina, E.; Mertts, M. V.; Kuznetsova, N.; Leikin, S. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 99, 1314-1318.
72. Welgus, H. G.; Grant, G. A.; Jeffrey, J. J.; Eisen, A. Z. Biochemistry 1982, 21, 5183-5189.
73. Grab, B.; Miles, A. J.; Furcht, L. T.; Fields, G. B. J Biol Chem 1996, 271, 12234-12240.
74. Lauer-Fields, J. L.; Broder, T.; Sritharan, T.; Nagase, H.; Fields, G. B. Biochemistry 2001, 40, 5795-5803.
75. Yu, Y.-C.; Tirrell, M.; Fields, G. B. J Am Chem Soc 1998, 120, 9979-9987.
76. Ottl, J.; Battistuta, R.; Pieper, M.; Tschesche, H.; Bode, W.; Kühn, K.; Moroder, L. FEBS Lett 1996, 398, 31-36.
77. Ottl, J.; Moroder, L. J Am Chem Soc 1999, 121, 653-661.
78. Müller, J. C. D.; Ottl, J.; Moroder, L. Biochemistry 2000, 39, 5111-5116.
79. Billinghurst, R. C.; Dahlberg, L.; Ionescu, M.; Reiner, A.; Bourne, R.; Rorabeck, C.; Mitchell, P.; Hambor, J.; Diekmann, O.; Tschesche, H.; Chen, J.; Van Wart, H.; Poole, R. J Clin Invest 1997, 99, 1534-1545.
80. Bode, W. Structure 1995, 3, 527-530.
81. Welgus, H. G.; Burgeson, R. E.; Wootton, J. A. M.; Minor, R. R.; Fliszar, C.; Jeffrey, J. J. J Biol Chem 1985, 260, 1052-1059.
82. Welgus, H, G.; Jeffrey, J. J.; Stricklin, G. P.; Roswit, W. T.; Eisen, A. Z. J Biol Chem 1980, 255, 6806-6813.
83. Fratzl, P.; Misof, K.; Zizak, I.; Rapp, G.; Amenitsch, H.; Bernstorff, S. J Struct Biol 1997, 122, 119-122.
84. Morris, G. M.; Goodsell, D. S.; Halliday, R. S.; Huey, R.; Hart, W. E.; Belew, R. K.; Olson, A. J. J Comp Chem 1998, 19, 1639-1662.
85. Jones, G.; Willett, P.; Glen, R. C.; Leach, A. R.; Taylor, R. J Mol Biol 1997, 267, 727-748.
86. Kiyama, R.; Tamura, Y.; Watanabe, F.; Tsuzuki, H.; Ohtani, M.; Yodo, M. J Med Chem 1999, 42, 1723-1738.
87. Cramer, R. D., III; Patterson, D. E.; Bunce, J. E. J Am Chem Soc 1988, 110, 5959-5967.
88. Clark, M.; Cramer, R. D., III; Jones, D. M.; Patterson, D. E.; Simeroth, P. E. Tetrahedron Comput Methods 1990, 47-59.
89. Klein, T. E.; Huang, C. C. Biopolymers 1999, 49, 167-183.
90. Mooney, S. D.; Huang, C. C.; Kollman, P. A.; Klein, T. E. Biopolymers 2001, 58, 347-353.
91. Bhatnagar, R. S.; Pattabiramam, N.; Sorensen, K. R.; Langridge, R.; MacElroy, R. D. J Biomol Struct Dynam 1988, 6, 223-233.
92. Smith, J. W. Nature 1968, 219, 157-158.
93. Chen, J. M.; Kung, C. E.; Feairheller, S. H.; Brown, E. M. J Protein Chem 1991, 10, 535-552.
94. Nemethy, G. Biochimie 1981, 63, 125-130.
95. Kramer, R. Z.; Venugopal, M. G.; Bella, J.; Mayville, P.; Brodsky, B.; Berman, H. M. J Mol Biol 2000, 301, 1191-1205.
96. Bianco, P. R.; Brewer, L. R.; Corzett, M.; Balhorn, R.; Yeh, Y.; Kowalczykowski, S. C.; Baskin, R. J. Nature 2001, 409, 374-378.
97. Dixit, S. N.; Mainardi, C. L.; Seyer, J. M.; Kang, A. H. Biochemistry 1979, 18, 5416-5422.
98. Miller, E. J.; Harris, J., E. D.; Chung, E.; Finch, J., J. E.; McCroskery, P. A.; Butler, W. T. Biochemistry 1976, 15, 787-792.
99. Seltzer, J. L.; Adams, S. A.; Grant, G. A.; Eisen, A. Z. J Biol Chem 1981, 256, 4662-4668.
100. Seltzer, J. L.; Akers, K. T.; Weingarten, H.; Grant, G. A.; McCourt, D. W.; Eisen, A. Z. J Biol Chem 1990, 265, 20409-20413.
101. Niyibizi, C.; Chan, R.; Wu, J.-J.; Eyre, D. Biochem Biophys Res Commun 1994, 202, 328-333.