1。2  LRRK2基因及其编码的蛋白质

LRRK2蛋白是一种2004年发现的、与PD密切相关的蛋白质。当人体内LRRK2基因的某些关键位点发生突变时，会引发PD病变。LRRK2蛋白质属于Roco蛋白家族，包括富含亮氨酸重复（LRR）结构域，激酶(Kinase)结构域，Roc结构域（具有GTPase活性），与Roc毗邻的COR结构域，以及N端和C端等调控结构域，如WD40结构域等等。与PD密切相关的致病突变主要集中在Roc结构域、COR结构域、激酶结构域上【5】【6】。

图1-1 LRRK2蛋白质结构域示意图

如图1-1所示，LRRK2蛋白质是一个多功能域的复杂蛋白质。它可与多种蛋白质结合，例如Rab29、14-3-3、Tubulin、Rac1【7】等等，这意味着它的功能非常重要且复杂，参与多种细胞信号转到通路，调节细胞重要的生理功能。

然而LRRK2蛋白质的复杂结构也给其研究带来困难。譬如在大肠杆菌蛋白表达系统中诱导表达LRRK2蛋白质，极易形成包涵体，给后续的蛋白质分离纯化工作带来困难。LRRK2蛋白质本身的不稳定性也使得得到足够量的高纯度蛋白成为一个不小的挑战。因此，以LRRK2蛋白质的各个单独或者联合结构域作为研究对象成为一个可行的研究策略，而其中Roc结构域与激酶结构域作为LRRK2蛋白质中两个重要的生化功能结构域颇受青睐。

LRRK2蛋白质与寻常蛋白质不同之处不仅仅在于其结构的复杂性，更体现在它同时具有GTP酶活性和激酶活性，两个相关结构域分别为Roc结构域与激酶结构域。在这两个结构域的特定位点上的致病突变将会导致PD，例如R1441C/H/G、G2019S等等【8】【9】。文献综述

  LRRK2蛋白质的激酶结构域属于丝氨酸/苏氨酸类激酶，除了通过转移磷酸基团磷酸化下游蛋白质之外，LRRK2蛋白的激酶结构域还具有自磷酸化功能【10】。其自磷酸位点不仅仅局限于激酶结构域上，大多数还位于Roc结构域。相关研究指明，Roc结构域中的自磷酸化位点若经突变为不可磷酸化型，可成功恢复PD突变型神经元细胞的生长【11】。这表明激酶结构域与Roc结构域存在功能上的调节相关性，LRRK2蛋白质内可能存在复杂的分子内调控机制，这成为PD治疗途径的一个重大突破口。

1。3  LRRK2蛋白质的Roc结构域

LRRK2蛋白质的致病突变型均表现出增强的激酶活性，只是存在强度上的差异。研究人员通过开发LRRK2蛋白质激酶活性的抑制剂，借此希冀发现潜在的PD治疗途径。然而由于缺乏特异性，大多的LRRK2抑制剂会引发肾、肺等器官功能失调，不具备临床意义【12】。

而由于位于激酶结构域上游的Roc结构域可能对其具有调节作用【13】【14】，同时又可避免相应的毒副影响，因而Roc结构域或许会是一个比激酶结构域更合适的药物靶点，可以通过调控其GTP酶活性而降低激酶结构域活性，最终治疗PD，对其展开深入研究将非常有意义。

Roc结构域属于小G蛋白家族，它与GTP结合时为激活状态，与GDP结合时为非激活状态，其具有的GTP酶活性可使结合的GTP水解，从而由激活态变为非激活态。通过在两种状态之间来回转换，担任着分子开关的功能。但是Roc结构域的大分子结构及其致病突变型的致病机理仍函待进一步研究。

目前关于Roc结构域尚仅有两种相关晶体结构学报道：其一是人源的Roc结构域结构，其二是菌源的Roco4蛋白的Roc-COR结构域串联结构。前者描述了一种二聚体形式——即一个Roc单体的N端与另一个单体的C端结合，且只有二聚体状态下Roc结构域才具有GTP酶活性，但这种二聚体形式在小G蛋白家族经典蛋白质结构中从未出现过【15】。第二种模型结构由同源的Roco4蛋白质晶体结构推测，Roc结构域应当表现出典型的小G蛋白折叠形式，这与第一种模型是相互矛盾的【16】。