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2026-09-28T21:25:20Z

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= Einleitung =

'''MMP14''' bezeichnet beim Menschen das Gen ''MMP14'' und das daraus entstehende Protein '''Matrix-Metalloproteinase 14''', meist '''MMP-14''' oder '''MT1-MMP''' genannt. Es handelt sich um eine zinkabhängige, membrangebundene Protease. Sie sitzt an der Zelloberfläche und kann dort Bestandteile der [[Extrazelluläre Matrix|extrazellulären Matrix]] gezielt spalten. Dadurch beeinflusst sie, wie Zellen sich durch Gewebe bewegen, wie Gewebe umgebaut werden und wie andere Enzyme aktiviert werden.

Dieser aiMOOC richtet sich an Lernende der '''gymnasialen Oberstufe sowie an Einsteigerinnen und Einsteiger in Biologie, Biomedizin oder Medizin'''. Du brauchst Grundwissen zu [[Protein|Proteinen]], [[Enzym|Enzymen]], [[Zellmembran]] und [[Gen|Genen]].

[[Datei:Protein MMP14 PDB 1bqq.png|500px|rahmenlos|center]]

Die Abbildung zeigt eine experimentell bestimmte Struktur eines Teils von MMP14. Das Protein gehört zur Familie der [[Matrix-Metalloproteinase|Matrix-Metalloproteinasen]], kurz MMPs.

[[Datei:Matrix Metalloproteinases.png|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=hBMzUXH3T74 |500|center}}

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== Lernziele ==

Nach diesem aiMOOC kannst Du
# [[MMP14|MMP14]] als Gen und MMP-14 als membrangebundene Metalloproteinase unterscheiden.
# [[Proteindomäne|Proteindomänen]] von MMP-14 mit ihren Aufgaben verknüpfen.
# die Rolle von MMP-14 beim Umbau der [[Extrazelluläre Matrix|extrazellulären Matrix]] erklären.
# die Aktivierung von [[MMP2|MMP-2]] durch MMP-14 und [[TIMP2|TIMP-2]] vereinfacht beschreiben.
# physiologische Funktionen von krankheitsbezogenen Veränderungen der MMP-14-Aktivität unterscheiden.

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= Gen und Protein =

Das menschliche ''MMP14''-Gen liegt auf '''Chromosom 14''' in der Region '''14q11.2''' und umfasst nach der aktuellen NCBI-Annotation '''10 Exons'''. Es codiert ein Vorläuferprotein mit '''582 Aminosäuren'''. Der offizielle Genname lautet ''matrix metallopeptidase 14''; gebräuchliche Proteinnamen sind MMP-14 und MT1-MMP.

[[Datei:PBB GE MMP14 160020 at fs.png|500px|rahmenlos|center]]

Die Genexpressionsgrafik stammt aus einem älteren Genatlas. Sie eignet sich, um das Prinzip gewebespezifischer [[Genexpression]] zu besprechen; sie ist kein aktueller klinischer Messwert.

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== Aufbau von MMP-14 ==

MMP-14 ist eine '''Typ-I-Transmembranproteinase'''. Von außen nach innen lassen sich mehrere funktionelle Bereiche unterscheiden:

# [[Signalpeptid]] und Prodomäne: Sie steuern die Herstellung und halten das Enzym zunächst inaktiv.
# Katalytische Domäne: Hier befindet sich das für die Proteolyse wichtige '''Zinkion'''.
# Hemopexin-ähnliche Domäne: Sie unterstützt Substraterkennung, Protein-Protein-Interaktionen und räumliche Organisation.
# Transmembrandomäne: Sie verankert MMP-14 in der Zellmembran.
# Cytoplasmatischer Schwanz: Er ist kurz, beeinflusst aber Transport, Endozytose und Recycling des Proteins.

Vor dem Erreichen der Zelloberfläche wird die Prodomäne durch eine furinähnliche Proproteinkonvertase entfernt. Erst dadurch kann das katalytische Zentrum in die aktive Form übergehen.

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== Warum Zink wichtig ist ==

MMP-14 ist eine '''Metalloendopeptidase'''. Im aktiven Zentrum bindet ein Zinkion. Es hilft dabei, ein Wassermolekül so zu aktivieren, dass eine [[Peptidbindung]] im Substrat gespalten werden kann. Das Zink ist deshalb kein bloßer Strukturbaustein, sondern unmittelbar an der katalytischen Reaktion beteiligt.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=RmzYLCPAbTk |500|center}}

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= MMP-14 an der Zelloberfläche =

Anders als viele lösliche MMPs bleibt MMP-14 in der Membran verankert. Dadurch konzentriert sich seine Aktivität auf den Raum direkt um die Zelle. Diese '''perizelluläre Proteolyse''' erlaubt einen lokal begrenzten Umbau der Matrix.

[[Datei:Extracellular Matrix.svg|500px|rahmenlos|center]]

Die [[Extrazelluläre Matrix|extrazelluläre Matrix]] besteht unter anderem aus [[Kollagen]], [[Fibronectin]], Lamininen und Proteoglykanen. Sie ist nicht nur Stützmaterial, sondern beeinflusst auch Zelladhäsion, Signalübertragung und Zellbewegung.

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== Wichtige Substrate ==

MMP-14 kann mehrere Matrixproteine spalten. Besonders wichtig ist seine Fähigkeit, '''fibrilläres Kollagen''', vor allem Kollagen der Typen I, II und III, abzubauen. Außerdem kann es unter anderem Gelatine, Fibronectin und bestimmte Laminine verarbeiten. Welche Reaktion biologisch relevant ist, hängt vom Zelltyp und vom Gewebe ab.

[[Datei:Collagen-and-extracellular-matrix.tif|600px|rahmenlos|center]]

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== Aktivierung von MMP-2 ==

Eine zentrale Funktion von MMP-14 ist die Aktivierung des Vorläufers '''proMMP-2'''. Dabei spielt [[TIMP2|TIMP-2]] eine doppelte Rolle: TIMP-2 hemmt Metalloproteinasen, kann an der Zelloberfläche aber zugleich als Brücke dienen, die proMMP-2 an einen MMP-14-Komplex bindet. Ein benachbartes, nicht durch TIMP-2 blockiertes MMP-14 kann proMMP-2 anschließend proteolytisch aktivieren.

Wichtig ist daher: '''TIMP-2 ist nicht einfach nur ein Ausschalter'''. Seine Wirkung hängt von Konzentration, Bindungspartnern und räumlicher Organisation an der Membran ab.

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= Regulation =

Die Aktivität von MMP-14 wird auf mehreren Ebenen kontrolliert. Dazu gehören Genexpression, Reifung des Vorläuferproteins, Transport zur Zelloberfläche, Bindung von [[Tissue inhibitor of metalloproteinases|TIMPs]], Endozytose und Recycling. Zellen können MMP-14 außerdem gezielt an Membranbereiche transportieren, an denen Matrixabbau benötigt wird.

Bei invasiven Zellen kann MMP-14 an aktinreichen Membranstrukturen, den '''Invadopodien''', angereichert werden. So entsteht lokal eine hohe proteolytische Aktivität.

[[Datei:Tumor-cell-invasion-of-collagen-matrices-requires-coordinate-lipid-agonist-induced-G-protein-and-1476-4598-5-69-S1.ogv|600px|center]]

Das Zeitraffermedium zeigt HT1080-Zellen in einer dreidimensionalen Kollagenmatrix. Es stammt aus einer Open-Access-Studie zur MT1-MMP-abhängigen Zellinvasion und veranschaulicht, dass Matrixabbau und Zellbewegung räumlich gekoppelt sein können.

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= Physiologische Bedeutung =

MMP-14 ist kein reines „Krebsenzym“. Es erfüllt normale Funktionen in Entwicklung und Gewebehomöostase. Besonders bedeutsam ist der kontrollierte Umbau kollagenreicher Matrix.

# [[Embryonalentwicklung]]: Matrixumbau erleichtert Formveränderungen und Zellbewegungen.
# [[Knochenumbau]]: MMP-14 trägt zu Kollagenumsatz und normaler Gewebeorganisation bei.
# [[Angiogenese]]: Endothelzellen müssen bei der Bildung neuer Gefäße Matrixbarrieren verändern.
# [[Wundheilung]]: Reparaturprozesse benötigen einen zeitlich und räumlich kontrollierten Matrixumbau.

[[Datei:The matrix-degrading properties of fibroblasts in the infarcted myocardium.png|600px|rahmenlos|center]]

Diese Abbildung behandelt Matrixabbau durch Fibroblasten nach einem Herzinfarkt und zeigt exemplarisch, warum MMP-Aktivität in Reparaturprozessen zugleich nützlich und streng reguliert sein muss.

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= MMP14 und Erkrankungen =

Eine erhöhte oder fehlgeleitete MMP-14-Aktivität kann krankhafte Gewebeveränderungen unterstützen. In vielen experimentellen Krebsmodellen erleichtert MMP-14 Tumorzellen und Stromazellen den lokalen Abbau kollagenreicher Matrix. Das kann Invasion begünstigen. Daraus folgt jedoch '''nicht''', dass MMP-14 allein Krebs verursacht oder dass ein hoher Wert in jedem Tumor dieselbe Bedeutung hat.

Auch bei entzündlichen und degenerativen Gewebeprozessen wird MMP-14 untersucht. Eine therapeutische Hemmung ist anspruchsvoll, weil MMP-14 zugleich normale Aufgaben im Gewebeumbau erfüllt.

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== Winchester-Syndrom ==

Seltene krankheitsverursachende Varianten in ''MMP14'' können das '''Winchester-Syndrom''' verursachen. Dabei handelt es sich um eine autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung mit fortschreitendem Verlust von Knochengewebe und Gelenkveränderungen. Bestimmte Varianten führen dazu, dass weniger funktionsfähiges MMP-14 die Zelloberfläche erreicht. Das zeigt besonders deutlich: Sowohl zu viel als auch zu wenig korrekt regulierte Matrixproteolyse kann problematisch sein.

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= Ein Modell zum Merken =

Du kannst Dir MMP-14 als '''membrangebundenes Präzisionswerkzeug''' vorstellen:

# Die Membranverankerung bestimmt den Ort.
# Das katalytische Zink ermöglicht die Proteolyse.
# Die Hemopexin-Domäne unterstützt die Auswahl und räumliche Ausrichtung von Substraten.
# TIMPs, Transport und Recycling bestimmen, wann und wie stark das Werkzeug arbeitet.
# Die Wirkung ist kontextabhängig: kontrollierter Matrixumbau ist physiologisch, fehlregulierter Matrixumbau kann Krankheit fördern.

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= Interaktive Aufgaben =

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== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Wofür steht MMP14 im menschlichen Genom?'''
(Ein protein-codierendes Gen für Matrix-Metalloproteinase 14)
(!Ein Gen für Kollagen Typ 14)
(!Ein ausschließlich mitochondriales Enzym)
(!Ein Rezeptor ohne enzymatische Aktivität)

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<br>

{{MC}}

'''Wo befindet sich das MMP14-Gen?'''
(Auf Chromosom 14)
(!Auf Chromosom 2)
(!Auf dem Y-Chromosom)
(!In der mitochondrialen DNA)

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<br>

{{MC}}

'''Welche Eigenschaft unterscheidet MMP-14 von vielen anderen MMPs?'''
(Es ist als Transmembranprotein an der Zelloberfläche verankert)
(!Es besitzt kein katalytisches Zentrum)
(!Es wirkt ausschließlich im Zellkern)
(!Es besteht nur aus RNA)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welches Metallion ist für die katalytische Aktivität von MMP-14 zentral?'''
(Zink)
(!Natrium)
(!Kalium)
(!Eisen)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Matrixkomponente kann MMP-14 direkt spalten?'''
(Fibrilläres Kollagen)
(!DNA)
(!Glykogen)
(!Cholesterin)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welches Enzym kann durch MMP-14 aktiviert werden?'''
(MMP-2)
(!DNA-Polymerase)
(!ATP-Synthase)
(!Pepsin)

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<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage zu TIMP-2 ist richtig?'''
(TIMP-2 kann MMPs hemmen und zugleich an der Rekrutierung von proMMP-2 beteiligt sein)
(!TIMP-2 ist ein Membranlipid)
(!TIMP-2 ersetzt das katalytische Zink)
(!TIMP-2 codiert MMP14)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bedeutet perizelluläre Proteolyse?'''
(Proteinspaltung in unmittelbarer Umgebung einer Zelle)
(!DNA-Replikation im Zellkern)
(!Proteinsynthese im Ribosom)
(!Abbau von Glucose im Cytoplasma)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Struktur verankert MMP-14 in der Zellmembran?'''
(Die Transmembrandomäne)
(!Das Signalpeptid nach vollständiger Reifung)
(!Die DNA-Bindedomäne)
(!Ein Ribosom)

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<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage zur biologischen Rolle von MMP-14 trifft zu?'''
(MMP-14 ist an normalem Gewebeumbau beteiligt und kann bei Fehlregulation Krankheiten mitbeeinflussen)
(!MMP-14 kommt nur in Tumorzellen vor)
(!MMP-14 ist immer schädlich)
(!MMP-14 hat keine Funktion in gesundem Gewebe)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| MMP-14 || MT1-MMP
|-
| Katalytische Domäne || Zinkabhängige Proteolyse
|-
| Transmembrandomäne || Membranverankerung
|-
| Hemopexin-Domäne || Substratinteraktion
|-
| proMMP-2 || Inaktiver Vorläufer
|-
| TIMP-2 || Regulation und Rekrutierung
|-
| Kollagen || Matrixsubstrat
|-
| Invadopodium || Lokalisierter Matrixabbau
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Funktion
|-
| '''Katalytische Domäne'''
| Spaltung von Peptidbindungen
|-
| '''Transmembrandomäne'''
| Verankerung in der Zellmembran
|-
| '''Hemopexin-Domäne'''
| Unterstützung der Substraterkennung
|-
| '''TIMP-2'''
| Regulation von MMP-Aktivität
|-
| '''proMMP-2'''
| Vorstufe einer Gelatinase
|-
| '''Invadopodium'''
| Ort konzentrierter Matrixproteolyse

|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Kollagen || Welches fibrilläre Matrixprotein ist ein wichtiges Substrat von MMP-14?
|-
| Protease || Welcher Enzymtyp spaltet Proteine?
|-
| Hemopexin || Wie heißt die große nichtkatalytische Domäne von MMP-14?
|-
| Membran || Wo ist MMP-14 verankert?
|-
| Winchester || Welches seltene Syndrom kann durch krankheitsverursachende Varianten in MMP14 entstehen?
|-
| Invadopodium || Wie heißt eine aktinreiche Zellstruktur mit lokalem Matrixabbau?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=MMP14 </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Das Gen ''MMP14'' liegt beim Menschen auf Chromosom { 14 }. Das Protein MMP-14 wird auch { MT1-MMP } genannt. Es ist über eine Transmembrandomäne an der { Zellmembran } verankert. Im katalytischen Zentrum ist das Metallion { Zink } entscheidend. MMP-14 kann fibrilläres { Kollagen } spalten. Außerdem kann es den Vorläufer von { MMP-2 } aktivieren. Das Regulationsprotein { TIMP-2 } kann dabei zugleich hemmen und an der Rekrutierung von proMMP-2 beteiligt sein. Lokaler Matrixabbau in unmittelbarer Zellnähe wird als { perizelluläre } Proteolyse bezeichnet. Eine seltene mit MMP14-Varianten verbundene Erkrankung ist das { Winchester-Syndrom }.
</quiz>

<br>

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= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===
# [[MMP14-Steckbrief]]: Erstelle einen Steckbrief mit Genname, Proteinname, Zellort, Cofaktor und zwei Funktionen.
# [[Domänenmodell]]: Zeichne MMP-14 als Membranprotein und beschrifte Prodomäne, katalytische Domäne, Hemopexin-Domäne, Transmembrandomäne und cytoplasmatischen Schwanz.
# [[Begriffsnetz]]: Verbinde die Begriffe MMP-14, Kollagen, MMP-2, TIMP-2 und Zellmembran in einem Wirkungsnetz.
# [[Medienanalyse]]: Beschreibe anhand eines eingebetteten Commons-Mediums, welche räumliche Beziehung zwischen Zelle und Matrix sichtbar wird.

{{BR}}
=== Standard ===
# [[MMP14 und MMP2]]: Erkläre in eigenen Worten, weshalb TIMP-2 bei der Aktivierung von proMMP-2 eine scheinbar widersprüchliche Doppelrolle hat.
# [[Matrixumbau]]: Vergleiche kontrollierten Matrixumbau bei Wundheilung mit fehlreguliertem Matrixabbau bei Tumorinvasion.
# [[Experimentplanung]]: Entwirf einen einfachen Zellkulturversuch, mit dem Du prüfen könntest, ob weniger MMP-14 zu geringerer Invasion in einer Kollagenmatrix führt.
# [[Quellenvergleich]]: Vergleiche eine Gen-Datenbank und einen Übersichtsartikel zu MMP14. Notiere, welche Informationen jeweils besonders zuverlässig und nützlich sind.

{{BR}}
=== Schwer ===
# [[TIMP-Konzentration]]: Entwickle ein Modell, wie sehr niedrige, mittlere und sehr hohe TIMP-2-Konzentrationen die proMMP-2-Aktivierung unterschiedlich beeinflussen könnten.
# [[Therapieproblem]]: Begründe, warum eine vollständige systemische Blockade von MMP-14 trotz möglicher antitumoraler Wirkung unerwünschte Effekte haben könnte.
# [[Forschungsdesign]]: Plane eine Untersuchung, die zwischen erhöhter MMP14-Expression und tatsächlich erhöhter MMP-14-Enzymaktivität unterscheidet.
# [[Transferaufgabe]]: Übertrage das Prinzip lokal kontrollierter Proteolyse auf einen anderen biologischen Prozess und erkläre Gemeinsamkeiten und Unterschiede.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Struktur und Funktion]]: Erkläre, warum die Membranverankerung von MMP-14 für seine biologische Wirkung ebenso wichtig sein kann wie das katalytische Zentrum.
# [[Regulationslogik]]: Leite aus der Doppelrolle von TIMP-2 ab, warum die Konzentration eines Inhibitors nicht immer linear mit der biologischen Gesamtwirkung zusammenhängt.
# [[Krankheitsbezug]]: Erkläre, weshalb sowohl zu geringe als auch zu starke Matrixproteolyse Gewebe schädigen kann.
# [[Experimentauswertung]]: Eine Zelllinie zeigt hohe MMP14-mRNA, aber geringe Kollagenabbau-Aktivität. Nenne mindestens drei mögliche biologische Erklärungen.
# [[Therapeutischer Transfer]]: Formuliere Kriterien, die ein selektiver MMP-14-Hemmstoff erfüllen müsste, um krankhafte Aktivität zu reduzieren und normale Gewebefunktionen möglichst zu erhalten.
# [[Datenkritik]]: Begründe, warum Genexpression allein nicht ausreicht, um die tatsächliche Proteaseaktivität von MMP-14 vorherzusagen.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du
# Gen, Protein und gebräuchliche Namen von MMP14 korrekt unterscheidest.
# Aufbau und Membranverankerung von MMP-14 funktionell erklären kannst.
# die Rolle des katalytischen Zinks verstehst.
# Kollagenabbau und proMMP-2-Aktivierung als zwei zentrale Funktionen beschreiben kannst.
# Regulation durch TIMPs, Transport und Recycling einordnen kannst.
# physiologische Gewebefunktionen von krankhafter Fehlregulation unterscheidest.
# Aussagen zu Tumorbiologie oder Erbkrankheiten vorsichtig und quellenbasiert formulierst.
# experimentelle Daten zu Expression und Enzymaktivität kritisch auseinanderhältst.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://en.m.wikipedia.org/wiki/MMP14 </iframe>

Weiterführende frei zugängliche Fachquellen:
# [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4323 NCBI Gene: MMP14] – Genlage, Transkripte, Proteindomänen und Referenzsequenzen.
# [https://medlineplus.gov/genetics/gene/mmp14/ MedlinePlus Genetics: MMP14] – verständlicher Überblick zu normaler Funktion und Winchester-Syndrom.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Matrix_metalloproteinase_14 Wikimedia Commons: Matrix metalloproteinase 14] – freie Bilder und Open-Access-Videos.
# [https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC13326503/ The FEBS Journal Review zu MT1-MMP] – aktueller Überblick zu Matrixumbau, Regulation und Krankheit.

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[MMP14]]'''
# [[Matrix-Metalloproteinase]]
# [[Extrazelluläre Matrix]]
# [[Kollagen]]
# [[Proteolyse]]
# [[Zink]]
# [[MMP2]]
# [[TIMP2]]
# [[Zellmigration]]
# [[Tumorinvasion]]
# [[Genexpression]]
|}

[[Kategorie:Biologie]]
[[Kategorie:Biochemie]]
[[Kategorie:Molekularbiologie]]
[[Kategorie:Genetik]]
[[Kategorie:Medizin]]
[[Kategorie:Oberstufe]]
[[Kategorie:Studium]]
[[Kategorie:Enzym]]
[[Kategorie:Extrazelluläre Matrix]]
[[Kategorie:MMP14]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

MMP14 - Versionsgeschichte

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