A Lon (La proteáz) egy szerin proteáz baktériumsejtekben, mitokondriumokban és eukarióta kloroplasztiszokban. Az ATP-függő proteázok fontos csoportjába tartozik, amelybe a proteaszómák , a ClpP , a HslVU és az FtsH is tartoznak. A MEROPS besorolás szerint az S16 családba tartozik [1] .
A Lon három doménből áll: a) N-terminális, amelynek funkciója nem teljesen ismert, de nyilvánvalóan részt vesz a szubsztrátok felismerésében [2] ; b) ATP-kötés, ATP hidrolízis végrehajtása, polipeptidláncok kibontása és áthelyezése a következőre, c) proteáz domén, ahol a szubsztrát peptid fragmentumokra hasad [3] . E fehérjék közül hat összekapcsolódik, és egy hengeres, hattagú hexamert alkot. A hasításhoz a polipeptidláncnak ki kell bontakoznia a henger belsejében, ahol az aktív centrum el van rejtve, ami megakadályozza, hogy a Lon véletlenszerű sejtfehérjékre lépjen, amelyek nem szubsztrátok. Ezzel szemben a szubsztrát fehérjéket az N-terminális domén ismeri fel, és a fehérje ATP-kötő doménjei transzlokálják az aktív helyre [4] . Bizonyítékok vannak arra, hogy két hattagú gyűrű összekapcsolódva egy nagy hengert alkothat. Sőt, úgy tűnik, hogy ATP-kötő és N-terminális domének kapcsolják össze őket, ami megkülönbözteti a Lont a csoport többi tagjától, amelyben az egyes politagú gyűrűket proteáz domének kapcsolják össze. Feltételezik, hogy a hattagú képes nagy fehérjéket vagy fehérjekomplexeket, a tizenkét tagú pedig kis peptideket vagy kihajtatlan fehérjéket megkötni, ami lehetővé teszi a proteolízis szabályozását a sejtben [5] .
A Lon kristályszerkezete azt mutatja, hogy az aktív centrum Ser és Lys katalitikus diádot tartalmaz (ellentétben a legtöbb szerin proteázzal, ahol három aminosav, Ser, Asp és His játszik katalitikus szerepet) [6] . Kísérleti adatok alapján a Lon nem specifikus a szubsztrát hasítására, csak csekély preferenciát mutat a Leu, Phe és Ala -1 pozícióban [7] .
A lon szinte minden baktériumban (ritka kivételekkel), mitokondriumban és állatok és növények kloroplasztiszában megtalálható. Egyes baktériumok (pl . Bacillus subtilis ) a Lon két vagy több formáját tartalmazzák, eltérő funkcionális specifitással [8] , [9] .
Az Escherichii coliban a Lon számos funkciót lát el. A Lon a fő E. coli proteáz , amely felismeri és lebontja a rosszul hajtogatott vagy aggregált fehérjéket [10] [11] . A növekedés késői állófázisában a baktériumsejt elkezdi lebontani a szabad riboszóma fehérjéket , hogy pótolja az aminosavak hiányát. Ezt a funkciót Lon is ellátja [12] . A két legismertebb szubsztrát a SulA és az RcsA. A SulA egy sejtosztódást gátló sejt , amelyet a sejtes DNS-károsodás hatására szintetizálnak. A Lon inaktiválása a sejtekben ultraibolya fénnyel szembeni érzékenységhez vezet – a sejtek a SulA-t szintetizálják, nem pusztul el, a sejtek nem osztódnak, hosszú filamentumokká nőnek, és végül elpusztulnak [13] . Az RcsA aktiválja a kolánsavat szintetizáló enzimek transzkripcióját , egy exopoliszacharidot , amely a baktérium védőkapszuláját alkotja. Ennek megfelelően a Lon hiányának legszembetűnőbb fenotípusos jele a nyálkahártya telepek a Petri-csészéken [14] .
A Lon elpusztítja az UmuD és UmuC fehérjéket, amelyek lehetővé teszik a sejt számára, hogy komplementer DNS-szálat szintetizáljon a sérült szálon (a folyamat során azonban sok hibát követ el). Az UmuD-ben a Lon elpusztítja az inaktív formát, míg az UmuD aktív formáját a ClpXP [15] . A Lon lebontja a zárványtestek mindkét fő szerkezeti fehérjét , az IbpA-t és az IbpB-t [16] ; az oxidatív stresszválasz fehérjék SoxS és MarA transzkripciós aktivátorai [17] ; valamint a toxin-antitoxin rendszerek számos antitoxin fehérjéje , köztük a CcdA, PemI, PasA, RelB és MazE [18] [19] . A B. subtilisnek két különböző Lon fehérje van: LonA és LonB. A LonA részt vesz a sporuláció iniciálásában , míg a LonB csak az újonnan képződött spórában expresszálódik [ 9] [20] ; a Myxococcus xanthusban ennek a szervezetnek a két Lon génje közül az egyik, a LonD részt vesz a spóraképződés szabályozásában és a termőtest kialakításában [21] ; a Proteus mirabilis -ban a Lon szabályozza a mozgékonyságot [22] ; Salmonella enterica , Pseudomonas syringae és Yersinia pestis esetében a III-as típusú szekréciós rendszer komponenseinek kifejeződése, amelyek szükségesek a gazdasejtekkel való interakcióhoz [23] [24] [25] . Az eukarióta mitokondriumokban a Lon a mátrixban található, ahol elpusztítja azokat a fehérjéket , amelyeket rosszul hajtogatnak vagy károsítanak a reaktív oxigénfajok . Ennek legjelentősebb szubsztrátjai az akonitáz, a citokróm-oxidáz egyik alegysége és a StAR fehérje (szteroidogenic acut regulatory protein) [27] [28] [29] .
A Lon a szubsztrátfehérjék N- (UmuD) [30] és C-terminálisán (SulA) [31] egyaránt felismer rövid szekvenciákat . Közös sorozatot azonban nem találtak számukra. A rosszul hajtogatott fehérjékben Lonról beszámoltak arról, hogy rövid hidrofób régiókat ismer fel, amelyek aromás aminosavmaradékokban gazdagok [32] .
Az E. coliban a lon gén transzkripciójának egyik promóterét a σ32 szigma faktor ismeri fel, amely a hősokk-fehérjék transzkripciójáért felelős . Ez nyilvánvalóan érthető, mivel Lon felismeri a rosszul hajtogatott fehérjéket, amelyek hősokk hatására drámaian megnövekednek [33] . A Lon a poli-P-hez is kötődik, egy ortofoszfát polimerhez, amelyet E. coli sejtekben szintetizálnak az éhezésre válaszul. Ez megváltoztatja a specifikusságot a szabad riboszómális fehérjék elpusztítására, ami lehetővé teszi, hogy átmenetileg megbirkózzunk az aminosav-éhséggel [12] . A T4 fág szintetizálja a PinA fehérjét, amely specifikusan gátolja a Lont. Ez valószínűleg azt jelzi, hogy a normál állapotban a fág számára fontos fehérjék egy része a Lon szubsztrátja [34] .
A rekombináns fehérjék expressziójára széles körben használt BL-21(DE3) törzs fenotípusosan Lon mínusz, mivel a szülő E. coli B törzs a Lont inaktiváló mutációt hordoz. Úgy gondolják, hogy ez a mutáció növeli az aggregálódásra vagy hibás feltekeredésre hajlamos fehérjék hozamát [35] , [36] .
Egyes Lon-kutatók emlősök mitokondriumaiban azt sugallják, hogy e fehérje aktivitásának csökkenése jelentős szerepet játszhat az öregedési folyamatban [37] .
| Endopeptidázok : szerin proteázok/szerin endopeptidázok ( EC 3.4.21) | |
|---|---|
| Emésztőenzimek |
|
| Alvadás |
|
| Kiegészítő rendszer |
|
| Mások, az immunrendszer |
|
| A biotoxinoktól |
|
| Egyéb |
|