综述：帕金森病相关富含亮氨酸重复激酶2（LRRK2）的结构生物学

这篇综述深入解析了LRRK2的结构生物学进展，系统阐述了其作为帕金森病（PD）关键治疗靶点的分子机制。文章从LRRK2的域架构、自抑制构象、膜招募机制到激酶抑制策略，全面梳理了结构研究如何揭示其与Rab GTPases的互作模式及微管结合特性，特别强调了G2019S等PD相关突变对激酶活性的影响，为开发Type I/II抑制剂（如MLi-2）提供了结构基础。

　　

帕金森病相关富含亮氨酸重复激酶2（LRRK2）的结构生物学

A brief history of LRRK2 and Parkinson’s Disease therapeutics
LRRK2在2002年首次被鉴定为帕金森病（PD）的遗传风险因子，其激酶活性增强与家族性和散发性PD均密切相关。研究发现，PD相关突变（如R1441C/G/H、G2019S）通过提升激酶活性致病，而Rab GTPases是其关键底物。2018年证实LRRK2活性在特发性PD患者中异常升高，使其成为PD治疗的核心靶点，目前已有4项靶向LRRK2的临床试验（包括激酶抑制剂BIIB122和PROTAC分子ARV-102）正在进行。

LRRK2: an introduction to the protein
LRRK2是由2527个氨基酸组成的多域蛋白，包含ARM-ANK-LRR重复序列、Ras样GTP酶（ROC）、COR结构域、激酶和WD40结构域。其自抑制构象呈现J形折叠，N端重复序列覆盖激酶活性位点，通过铰链螺旋与WD40相互作用维持稳定。PD突变簇位于ROC-COR界面和激酶活性位点（如G2019S破坏G-loop构象），而855-980环的磷酸化状态通过14-3-3蛋白调控其胞质滞留。

LRRK2 in the cell
LRRK2通过磷酸化Rab8A/10等调控溶酶体稳态和自噬，75%的LRRK2以14-3-3结合的无活性形式存在于胞质。近期冷冻电镜结构显示，14-3-3二聚体结合COR-A/B结构域，阻碍COR-B介导的二聚化——这种二聚化在微管结合时通过COR-B和WD40双界面形成螺旋纤维。值得注意的是，PD突变和Type I抑制剂（如MLi-2）会增强LRRK2与微管的结合。

Recruitment of LRRK2 to membranes
LRRK2通过ARM域的Site #1-3被招募至膜结构：Site #1结合未磷酸化Rab（如Rab29），Site #2高亲和力结合磷酸化Rab，而Rab12通过Site #3强力激活LRRK2。单分子实验验证了“膜锚定-激活-强化滞留”模型：初始招募后，激酶磷酸化Rab并形成正反馈循环。但LRRK2如何解除自抑制仍待阐明。

LRRK2 activation
冷冻电镜首次捕捉到LRRK2激活态结构——由Rab29介导的四聚体，中心为两个激酶开放构象的LRRK2（N端重复序列解离），外围为自抑制单体。该模型提出膜上“激活-锚定分工”假说，但COR-B二聚化界面突变反而增强活性，暗示其生理相关性需进一步验证。

LRRK2 inhibition for PD therapeutics
Type I抑制剂（MLi-2）结合激酶活性构象，但无法完全克服N端重复的抑制；Type II抑制剂（GZD-824）则稳定“DYG out”非活性构象。结构分析揭示G2019S突变导致G-loop外翻形成独特空腔，为设计突变选择性抑制剂提供可能。

Microtubule-associated LRRK2
冷冻电镜断层扫描显示LRRK2在微管表面形成右手螺旋纤维，仅C端结构域（RCKW）参与组装。ROC结构域的碱性斑块（如K1424/R1425）直接结合微管，而激酶构象决定纤维稳定性：Type II抑制剂可逆转微管结合，这与临床观察到的运动障碍机制相关。

LRRK1
作为LRRK2的同源蛋白，LRRK1通过COR-B环（含PKC磷酸化位点）和反式二聚化双重自抑制，其激酶激活机制与骨骼疾病相关，凸显LRRK家族调控的多样性。

Future prospects
未来研究需聚焦：膜上活性LRRK2的精确构象、Rab底物识别机制、Rab12/32等调控因子的结构基础，以及新型互作网络的发现。这些突破将深化对PD病理的认知并催生精准治疗策略。