组织蛋白酶cathepsinD(cathD)是普遍存在于真核细胞溶酶体中的天冬氨酸蛋白水解酶，在溶酶体的酸性环境下发挥剪切底物降解蛋白的功能。但在本研究中，我们发现cathD还具有非传统蛋白酶活性的新功能。与其经典的在酸性环境中降解蛋白的蛋白水解酶活性不同，在中性环境中，cathD可以作为一种新型的磷酸酶，通过去磷酸化丝切蛋白cofilin参与调控细胞微丝骨架的重组。通过免疫蛋白印迹和免疫荧光化学分析，我们发现下调cathD蛋白的表达或者抑制cathD磷酸酶活性会导致微丝相关结构的发育缺陷，还会导致细胞有丝分裂以及细胞凋亡发生异常。此外，在果蝇体内，cathD可以与已知cofilin磷酸酶slingshot功能互补，通过调控cofilin的活性来影响微丝骨架的动态平衡。不仅如此，我们还利用单点突变等遗传手段，鉴定出Asp33，Asp75和Glu117是cathD发挥磷酸酶功能的主要位点。这三个位点通过影响cathD对cofilin去磷酸化的调节来调控微丝骨架的重组，细胞有丝分裂以及细胞凋亡。此外，我们还发现，在果蝇幼虫外周神经系统中，cathD可以作为双功能分子同时发挥蛋白水解酶以及cofilin磷酸酶的功能参与调控幼虫多树突感觉神经元的树突发育，从而参与调控其对外界有害刺激的感知。综上所述，我们的研究鉴定出cathD在中性环境下可以发挥新型cofilin磷酸酶功能，并且揭示了cathD在参与相关cofilin依赖的生理活动中的分子细胞机制，此外，我们的研究结果提示，cathD对多树突神经元树突形态发育的调控是cathD在生理环境中作为双功能分子调控生物活动的证据之一。