Гомолог протеазы Lon, митохондриальная, представляет собой протеазу , фермент , который у человека кодируется геном LONP1 . [5] [6] [7] [8]
Этот ген кодирует белок митохондриального матрикса , который является субъединицей бочкообразного гомоолигомерного белкового комплекса, протеазы Lon. Протеаза Lon является представителем АТФ-зависимых протеаз ( ААА+ протеаз ). Зрелый и каталитически жизнеспособный комплекс lon протеазы человека содержит гексамерное кольцо, в то время как другие образования комплексов наблюдались, например, гептамерное кольцо у Saccharomyces cerevisiae . Одна субъединица lon протеазы содержит три домена: N-домен для распознавания белкового субстрата, ААА + модуль для связывания и гидролиза АТФ и P-домен для протеолиза белка. Аналогичная протеаза экспрессируется в E.coli . регулирует экспрессию генов путем нацеливания на специфические регуляторные белки для деградации. Протеаза Lon связывает специфические последовательности в промоторах легкой и тяжелой цепей митохондриального генома, которые участвуют в регуляции репликации и транскрипции ДНК. [7]
Протеаза Lon (LONP1) представляет собой консервативную серинпептидазу, идентифицированную от бактерий до эукариотических клеток. [9] В митохондриальном матриксе большая часть поврежденных белков удаляется посредством протеолиза, возглавляемого протеазой Lon, что является важным механизмом контроля качества митохондриальных белков. LONP1 является основной протеазой, ответственной за распознавание и удаление несвернутых белков в митохондриальном матриксе и тем самым защищает клетку от накопления агрегированных белков в митохондриях. [10] Однако LONP1 не способен распознавать или разрушать модельные агрегированные белки.
Для зависимой от протеазы Lon деградации белковые субстраты сначала распознаются, а затем, при необходимости, разворачиваются АТФ-зависимым образом. Затем субстраты переносятся через поры комплекса в протеолитическую камеру комплекса для деградации. Связывание АТФ с ААА-модулем комплекса Lon приводит к изменению конформации Lon в протеолитически активное состояние. В целом протеаза Lon взаимодействует с пептидными областями (последовательностями), которые расположены внутри гидрофобного ядра субстратов и редко на поверхности. Эти области могут быть представлены протеазе Lon, когда белки повреждены и потеряли свою конформационную целостность. [11]В дополнение к белкам с неправильной укладкой некоторые регуляторные белки могут быть обработаны протеазой Lon путем удаления расщепляемой метки до того, как они полностью приобретут свои биологические функции. [12]
LONP1 также является ДНК-связывающим белком, который участвует в поддержании мтДНК и регуляции экспрессии генов. [13] LONP1 разрушает митохондриальный фактор транскрипции A ( TFAM ), когда субстрат модифицируется посттрансляционными модификациями ( PTM ), такими как фосфорилирование, регулирование количества копий мтДНК и метаболизма для поддержания соотношения TFAM/мтДНК, необходимого для контроля репликации и транскрипции. [14]