Lon (La-proteas) är ett serinproteas i bakterieceller, mitokondrier och eukaryota kloroplaster. Tillhör en viktig grupp av ATP-beroende proteaser, som även inkluderar proteasomer , ClpP , HslVU och FtsH. Enligt MEROPS- klassificeringen tillhör den S16-familjen [1] .
Lon består av tre domäner - a) N-terminal, vars funktion inte är helt känd, men uppenbarligen involverad i igenkänningen av substrat [2] ; b) ATP-bindning, utför ATP -hydrolys , utveckling och förflyttning av polypeptidkedjor till nästa, c) proteasdomän, där substratet klyvs till peptidfragment [3] . Sex av dessa proteiner går samman för att bilda en cylindrisk sexledad hexamer. För klyvning måste polypeptidkedjan vecklas ut inuti cylindern, där det aktiva centret är dolt, vilket hindrar Lon från att verka på slumpmässiga cellulära proteiner som inte är substrat. Däremot känns substratproteiner igen av den N-terminala domänen och translokeras till det aktiva stället av proteinets ATP-bindande domäner [4] . Det finns bevis för att två sexledade ringar kan gå samman för att bilda en stor cylinder. Dessutom verkar de vara förbundna med ATP-bindande och N-terminala domäner, vilket skiljer Lon från andra medlemmar av gruppen, i vilka individuella flerledsringar är förbundna med proteasdomäner. Man antar att de sexledade kan binda stora proteiner eller proteinkomplex och den tolvledade kan binda små peptider eller oveckade proteiner, vilket gör det möjligt att reglera proteolysen i cellen [5] .
Kristallstrukturen hos Lon visar att det aktiva centret innehåller en katalytisk dyad Ser och Lys (i motsats till de flesta serinproteaser, där tre aminosyror Ser, Asp och His spelar en katalytisk roll) [6] . Baserat på experimentella data är Lon inte specifik för substratklyvning, och visar endast en liten preferens för Leu, Phe och Ala vid position -1 [7] .
Lon finns i nästan alla bakterier (med sällsynta undantag), mitokondrier och kloroplaster från djur och växter. Vissa bakterier (t.ex. Bacillus subtilis ) innehåller två eller flera former av Lon med olika funktionella specificiteter [8] , [9] .
Hos Escherichii coli utför Lon många funktioner. Lon är det huvudsakliga E. coli -proteaset som känner igen och bryter ned felveckade eller aggregerade proteiner [10] [11] . I den sena stationära tillväxtfasen börjar bakteriecellen bryta ner fria ribosomproteiner för att kompensera för bristen på aminosyror. Denna funktion utförs också av Lon [12] . De två mest kända substraten är SulA och RcsA. SulA är en celldelningshämmare som syntetiseras som svar på cellulär DNA-skada. Inaktivering av Lon i celler leder till känslighet för ultraviolett ljus - celler syntetiserar SulA, det förstörs inte, celler delar sig inte, växer till långa filament och dör så småningom [13] . RcsA aktiverar transkriptionen av enzymer som syntetiserar kolansyra , en exopolysackarid som utgör bakteriens skyddande kapsel . Följaktligen är det mest framträdande fenotypiska tecknet på frånvaron av Lon slemkolonier på petriskålar [14] .
Lon förstör UmuD- och UmuC-proteinerna, vilket gör att cellen kan syntetisera en komplementär DNA-sträng på den skadade strängen (men gör många misstag i processen). I UmuD förstör Lon den inaktiva formen, medan UmuDs aktiva form förstörs av ClpXP [15] . Lon bryter ned båda stora strukturella proteinerna i inklusionskroppar , IbpA och IbpB [16] ; transkriptionsaktivatorer av oxidativ stressresponsproteiner SoxS och MarA [17] ; såväl som många av antitoxinproteinerna i toxin-antitoxinsystemen , inklusive CcdA, PemI, PasA, RelB och MazE [18] [19] . B. subtilis har två olika Lon-proteiner: LonA och LonB. LonA är involverad i sporulationsinitiering , medan LonB endast uttrycks i den nybildade sporen [9] [20] ; i Myxococcus xanthus är en av de två Lon-generna för denna organism, LonD, involverad i regleringen av sporbildning och bildandet av fruktkroppen [21] ; hos Proteus mirabilis reglerar Lon motiliteten [22] ; i Salmonella enterica , Pseudomonas syringae och Yersinia pestis , uttryck av komponenter i typ III-sekretionssystemet som krävs för interaktion med värdceller [23] [24] [25] . I eukaryota mitokondrier finns Lon i matrisen , där den förstör proteiner som är felveckade eller skadade av reaktiva syrearter . De viktigaste substraten för det är akonitas, en av cytokromoxidas-subenheterna, och StAR-protein (steroidogent akut regulatoriskt protein) [27] [28] [29] .
Lon känner igen korta sekvenser både vid N- (UmuD) [30] och C-terminaler (SulA) [31] av substratproteiner. Däremot hittades ingen gemensam sekvens för dem. I felveckade proteiner har Lon rapporterats känna igen korta hydrofoba regioner rika på aromatiska aminosyrarester [32] .
En av promotorerna för transkriptionen av lon -genen i E. coli känns igen av sigmafaktorn σ32, som är ansvarig för transkriptionen av värmechockproteiner . Detta är uppenbart vettigt, eftersom Lon känner igen felveckade proteiner, som dramatiskt ökar i värmechock [33] . Lon binder också till poly-P, en ortofosfatpolymer som syntetiseras i E. coli-celler som svar på svält. Detta ändrar specificiteten mot förstörelsen av fria ribosomala proteiner, vilket gör att du tillfälligt kan hantera aminosyrahunger [12] . T4-fagen syntetiserar PinA-proteinet, som specifikt hämmar Lon. Detta tyder förmodligen på att några av de proteiner som är viktiga för denna fag i det normala tillståndet är substrat för Lon [34] .
BL-21(DE3)-stammen, allmänt använd för uttryck av rekombinanta proteiner, är fenotypiskt Lon minus, eftersom föräldern E. coli B-stammen bär på en mutation som inaktiverar Lon. Denna mutation tros öka utbytet av proteiner som är benägna att aggregera eller felvecka [35] , [36] .
Vissa forskare av Lon i däggdjursmitokondrier föreslår att en minskning av aktiviteten av detta protein kan spela en betydande roll i åldrandeprocessen [37] .
| Endopeptidaser : serinproteaser/serinendopeptidaser ( EC 3.4.21) | |
|---|---|
| Matsmältnings enzymer |
|
| Koagulering |
|
| Kompletterande system |
|
| Andra, immunförsvaret |
|
| Från biotoxiner |
|
| Övrig |
|