Page 160 - 《南京医科大学学报》2026年第1期
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第46卷第1期
· 154 · 南 京 医 科 大 学 学 报 2026年1月
主要定位于线粒体基质中，具有蛋白水解、分子伴 LONP1 与线粒体核糖体蛋白也存在相互作用，可能
［11］
侣、结合 mtDNA 的功能，其突变及表达或活性异常 在类核与mtDNA编码的核糖体间发挥桥梁功能 。
可引起线粒体功能障碍，导致遗传性疾病、癌症、各 LONP1 不仅作用于可溶性蛋白质，还与内膜上的
［3］
系统疾病的发生发展，还可加速器官衰老 。因此， 线粒体电子传递链复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ的亚基相互
作为调控细胞生物学过程的关键蛋白酶，LONP1的 作用 ［12-13］ 。近年，细胞核中也检测到了LONP1的表
结构、定位和功能，以及在病理过程中的分子机制 达，LONP1 可通过调控核内热休克因子 1 的转录活
也是近年的研究热点。文章系统性地阐述了近5年 性，影响热休克反应进程 ［14］ 。以上研究发现为探索
LONP1 在胚胎发育、衰老、遗传性疾病、肿瘤、心血 LONP1的定位与功能提供了新的思路。
管、骨骼肌和肾脏疾病等领域中的研究进展和分子 1.2 LONP1的结构
机制。 LON 蛋白酶在不同生物体之间高度保守，都是
由 4~12 个多肽组成的同源寡聚复合物 ［15］ 。LON 蛋
1 LONP1的生物学特征
白酶分为 LON A、B 和 C 亚家族。在人体中，LONP1
1.1 LONP1的产生及定位 是LON A蛋白酶成员，属于AAA+超家族（与多种细
LON 蛋白酶，是一种同质寡聚环状的ATP 依赖 胞活性相关的ATP酶），每个单体包含3个特征性结
［4］
的丝氨酸蛋白酶家族，在进化过程中高度保守 。 构域：①N 端结构域，由 67 个高度特异的氨基酸组
LON蛋白酶最早于1981年在大肠杆菌中被发现，参 成，参与识别和结合底物，并调节自身活性；②ATP
与调控 DNA 复制、细胞分化、细胞死亡等过程。 酶结构域，即高度保守的 AAA+模块，包含 Walker
1982 年起，学者们陆续在哺乳动物的器官，如大鼠 Box A 和 B 基序，介导 ATP 的合成和水解，为发挥酶
肝脏、牛肾上腺皮质、人肝脏、心脏、胎盘和大脑中 活性提供能量；③P结构域，包含丝氨酸和赖氨酸的
发现 LON 蛋白酶的存在 ［5-7］ 。原核生物和真核生物 活性位点残基，形成催化合成酶（丝氨酸⁃赖氨酸二
中，LON 蛋白酶主要定位于胞质、线粒体和过氧化 元体），发挥水解蛋白质的作用。LON B蛋白酶主要
物酶体，其中 LONP1 由定位于人类染色体 19p13.3 存在于古细菌中，只有 ATP 酶和蛋白酶 2 个结构
上的PRSS15基因编码，在胞浆中合成前体蛋白，通 域。在嗜热细菌中发现的LON C 亚家族，其结构功
（图1）。
过氨基端的线粒体基质靶向序列（mitochondrial tar⁃ 能域类似LON B蛋白酶 ［3，8，15］
geting sequence，MTS）进入线粒体基质，经切割后形
2 LONP1的生物学功能
［8］
成成熟的 LONP1 蛋白单体 ；LON 蛋白酶 2（LON
protease 2，LONP2）则以过氧化物酶体形式存在，独 2.1 蛋白水解酶功能
立于LONP1发挥功能 。 LON 蛋白酶在古细菌、细菌、真核细胞中都有
［9］
在人体中，约90%的LONP1以可溶形式存在于 ATP依赖性的蛋白水解功能，参与线粒体质量控制，
［6］
线粒体基质，其余10%与线粒体内膜结合 ［10］ 。研究 调节细菌的毒力、耐药性、胞内应激反应等 。在
发现，LONP1 与线粒体内膜的转位酶 AFG3 样基质 LONP1的六聚体环状结构中，6个ATP 酶位点朝外，
AAA 肽酶亚基 2、YME1 样 ATP 酶、HTRA 丝氨酸肽 6个蛋白水解活性位点朝内分布；丝氨酸⁃赖氨酸催
酶 2，以及线粒体接触位点与嵴组织系统复合物存 化位点位于六聚体环表面较深的凹槽处，发挥蛋白
在相互作用，表明 LONP1 定位于线粒体内膜附近。 水解活性 ［16］ 。LONP1的蛋白水解过程如下：在接头
N⁃structural domain ATPase domain P⁃structural domain
HI（CC） AAA+
MTS
N⁃substructure
LON A NTD 5H NTD 3H α and β α P
domain
LON B NB α and β α P
LON C NC α and β α P
图1 LON蛋白酶各亚基结构域的组成
Figure 1 Domain organization of LON protease subunits
