Lon (La-proteaasi) on seriiniproteaasi bakteerisoluissa, mitokondrioissa ja eukaryoottisissa kloroplasteissa. Kuuluu tärkeään ATP-riippuvaisten proteaasien ryhmään, johon kuuluvat myös proteasomit , ClpP , HslVU ja FtsH. MEROPS- luokituksen mukaan se kuuluu S16-perheeseen [1] .
Lon koostuu kolmesta domeenista - a) N-terminaalista, jonka toimintaa ei täysin tunneta, mutta joka ilmeisesti osallistuu substraattien tunnistamiseen [2] ; b) ATP-sitoutuminen, ATP -hydrolyysin suorittaminen , polypeptidiketjujen laskostaminen ja siirtäminen seuraavaan, c) proteaasidomeeni, jossa substraatti pilkotaan peptidifragmenteiksi [3] . Kuusi näistä proteiineista liittyy yhteen muodostaen lieriömäisen kuusijäsenisen heksameerin. Katkaisua varten polypeptidiketjun täytyy avautua sylinterin sisällä, jossa aktiivinen keskus on piilossa, mikä estää Lonia vaikuttamasta satunnaisiin soluproteiineihin, jotka eivät ole substraatteja. Sitä vastoin N-terminaalinen domeeni tunnistaa substraattiproteiinit ja siirtää ne aktiiviseen kohtaan proteiinin ATP:tä sitovien domeenien avulla [4] . On todisteita siitä, että kaksi kuusijäsenistä rengasta voivat liittyä yhteen muodostaen yhden suuren sylinterin. Lisäksi ne näyttävät liittyvän ATP:tä sitovilla ja N-terminaalisilla domeeneilla, mikä erottaa Lonin muista ryhmän jäsenistä, joissa yksittäiset polyjäseniset renkaat ovat yhteydessä proteaasidomeeneilla. Kuusijäsenisen oletetaan sitovan suuria proteiineja tai proteiinikomplekseja ja 12-jäsenisen pieniä peptidejä tai laskostumattomia proteiineja, mikä mahdollistaa proteolyysin säätelyn solussa [5] .
Lonin kiderakenne osoittaa, että aktiivinen keskus sisältää katalyyttisen dyadin Ser ja Lys (toisin kuin useimmat seriiniproteaasit, joissa kolmella aminohapolla Ser, Asp ja His on katalyyttinen rooli) [6] . Kokeellisten tietojen perusteella Lon ei ole spesifinen substraatin pilkkoutumiselle, ja se osoittaa vain lievää suosiota Leulle, Phe:lle ja Alalle asemassa -1 [7] .
Lonia esiintyy lähes kaikissa bakteereissa (harvinaisia poikkeuksia lukuun ottamatta), mitokondrioissa ja eläinten ja kasvien kloroplasteissa . Jotkut bakteerit (esim . Bacillus subtilis ) sisältävät kahta tai useampaa Lon-muotoa, joilla on erilaiset toiminnalliset spesifisyydet [8] , [9] .
Escherichii colissa Lon suorittaa monia toimintoja. Lon on tärkein E. coli -proteaasi , joka tunnistaa ja hajottaa väärin laskostuneet tai aggregoituneet proteiinit [10] [11] . Kasvun myöhäisessä stationäärivaiheessa bakteerisolu alkaa hajottaa vapaita ribosomiproteiineja korvatakseen aminohappojen puutteen. Tämän toiminnon suorittaa myös Lon [12] . Kaksi tunnetuinta substraattia ovat SulA ja RcsA. SulA on solunjakautumisen estäjä , joka syntetisoituu vasteena solujen DNA-vaurioille. Lonin inaktivoituminen soluissa johtaa herkkyyteen ultraviolettivalolle - solut syntetisoivat SulA:ta, se ei tuhoudu, solut eivät jakautu, kasvavat pitkiksi filamenteiksi ja lopulta kuolevat [13] . RcsA aktivoi entsyymien transkription, jotka syntetisoivat kolaanihappoa , eksopolysakkaridia , joka muodostaa bakteerin suojaavan kapselin . Näin ollen näkyvin fenotyyppinen merkki Lonin puuttumisesta ovat limapesäkkeet petrimaljoilla [14] .
Lon tuhoaa UmuD- ja UmuC-proteiinit, jotka sallivat solun syntetisoida komplementaarisen DNA-juosteen vaurioituneeseen juosteeseen (joka tekee kuitenkin monia virheitä prosessissa). UmuD:ssä Lon tuhoaa inaktiivisen muodon, kun taas UmuD:n aktiivisen muodon tuhoaa ClpXP [15] . Lon hajottaa molemmat inkluusiokappaleiden tärkeimmät rakenneproteiinit , IbpA ja IbpB [16] ; oksidatiivisten stressivasteproteiinien SoxS ja MarA transkriptioaktivaattorit [ 17] ; sekä monet toksiini-antitoksiinijärjestelmien antitoksiiniproteiinit , mukaan lukien CcdA, PemI, PasA, RelB ja MazE [18] [19] . B. subtiliksessa on kaksi erilaista Lon-proteiinia: LonA ja LonB. LonA osallistuu itiöiden alkamiseen , kun taas LonB ilmentyy vain vasta muodostuneessa itiössä [ 9] [20] ; Myxococcus xanthusissa toinen tämän organismin kahdesta Lon-geenistä, LonD, osallistuu itiöinnin säätelyyn ja hedelmärungon muodostumiseen [21] ; Proteus mirabilisissa Lon säätelee liikkuvuutta [ 22] ; Salmonella entericassa , Pseudomonas syringaessa ja Yersinia pestisissä tyypin III eritysjärjestelmän komponenttien ilmentyminen, joita tarvitaan vuorovaikutukseen isäntäsolujen kanssa [23] [24] [25] . Eukaryoottisissa mitokondrioissa Lon sisältyy matriisiin , jossa se tuhoaa proteiineja , jotka ovat laskostuneet väärin tai joita reaktiiviset happilajit ovat vahingoittaneet . Sen merkittävimmät substraatit ovat akonitaasi, yksi sytokromioksidaasin alayksiköistä, ja StAR-proteiini (steroidogeeninen akuutti säätelyproteiini) [27] [28] [29] .
Lon tunnistaa lyhyitä sekvenssejä sekä substraattiproteiinien N- (UmuD) [30] että C-päässä (SulA) [31] . Niille ei kuitenkaan löytynyt yhteistä järjestystä. Väärinlaskostuneissa proteiineissa Lonin on raportoitu tunnistavan lyhyitä hydrofobisia alueita, joissa on runsaasti aromaattisia aminohappotähteitä [32] .
Yhden lon - geenin transkription promoottorista E. colissa tunnistaa sigmatekijä σ32, joka on vastuussa lämpösokkiproteiinien transkriptiosta . Tämä on ilmeisen järkevää, koska Lon tunnistaa väärin laskostuneet proteiinit, jotka lisääntyvät dramaattisesti lämpösokissa [33] . Lon sitoutuu myös poly-P:hen, ortofosfaattipolymeeriin , joka on syntetisoitu E. coli -soluissa vasteena nälkään. Tämä muuttaa spesifisyyttä kohti vapaiden ribosomaalisten proteiinien tuhoamista, mikä mahdollistaa väliaikaisen selviytymisen aminohapponälkään [12] . T4-faagi syntetisoi PinA-proteiinia, joka spesifisesti estää Lonia. Tämä todennäköisesti viittaa siihen, että jotkin tälle faagille normaalitilassa tärkeistä proteiineista ovat Lonin substraatteja [34] .
BL-21(DE3)-kanta, jota käytetään laajalti rekombinanttiproteiinien ilmentämiseen, on fenotyyppisesti Lon miinus, koska emo- E. coli B -kanta sisältää mutaation, joka inaktivoi Lonia. Tämän mutaation uskotaan lisäävän aggregaatiolle tai väärinlaskostumiselle alttiiden proteiinien saantoa [35] , [36] .
Jotkut Lonin tutkijat nisäkkäiden mitokondrioissa ehdottavat, että tämän proteiinin aktiivisuuden vähenemisellä voi olla merkittävä rooli ikääntymisprosessissa [37] .
| Endopeptidaasit : seriiniproteaasit/seriiniendopeptidaasit ( EC 3.4.21) | |
|---|---|
| Ruoansulatusentsyymit |
|
| Koagulaatio |
|
| Täydennä järjestelmää |
|
| Muut, immuunijärjestelmä |
|
| Biotoksiineista |
|
| Muut |
|