线粒体Lon蛋白酶的生理作用研究进展

肖磊，潘佳滢

（沈阳师范大学 生命科学学院，辽宁沈阳 110034）

细胞中由于基因突变或错误折叠、受损及氧化的蛋白，最终均会被降解或者消除[1]。在细胞质、细胞核和内质网中，通常由蛋白酶体将以上蛋白降解或消除，而在线粒体中则需要溶酶体自我吞噬或者降解蛋白，如Lon蛋白酶等完成这一工作，以维持线粒体的稳态[2]，其中通过降解蛋白进行降解或消除是主要途径[3]。Lon蛋白酶在蛋白质质量控制和缓解线粒体氧化应激过程中都发挥着重要作用[4]。

1 Lon蛋白酶对线粒体蛋白的特异性降解

1.1 对线粒体乌头酸酶的特异性降解

线粒体乌头酸酶（Mitochondrial Aconitase，ACO2）是一种线粒体必需酶，对氧化十分敏感。ACO2的活性水平可以标记和反映线粒体内的氧化应激（Oxidative Stress，OS）以及氧化还原的水平。在Lon蛋白酶的诸多底物中，ACO2是最有特征的一种，该酶作为三羧酸（Tricarboxylic acid，TCA）循环的调节酶，能够催化线粒体TCA循环中的顺乌头酸酶（cis-Aconitase），并将柠檬酸异构化为异柠檬酸[5]。

Lon蛋白酶过表达会降低ACO2的水平和活性[6]。在严重氧化的情况下，Lon蛋白酶的可利用性下降，引起被氧化的ACO2积累，从而导致线粒体功能障碍和细胞凋亡[7]。

1.2 对线粒体硫氧还蛋白的特异性降解

硫氧还蛋白（Sulfiredoxin/Thioredoxin，Srx/Trx）作为一种氢载体蛋白，参与氧化还原信号转导在内的许多重要生物学过程且发挥关键作用。大多数哺乳动物在能量代谢和类固醇激素合成过程中线粒体内会产生大量的过氧化氢（H2O2），且H2O2能够释放到细胞质基质中[8]。

线粒体中有几种可以消除H2O2的酶。过氧化……