Ubiquitination, også kendt som ubiquitylering, er en enzymatisk proces, der involverer bindingen af et ubiquitinprotein til et substratprotein. Dette er undertiden blevet omtalt som det molekylære “dødskys” for et protein, da substratet normalt bliver inaktiveret og er mærket til nedbrydning af proteasomet gennem tilknytningen af ubiquitinmolekylet.

Posttranslationsmodificeringsenzymer

Ubiquitineringsprocessen i reguleres af tre hovedtyper af enzymer for at finde sted i sin helhed. Disse omfatter ubiquitin-aktiverende enzymer (E1), ubiquitinkonjugerende enzymer (E2) og ubiquitinligaser (E3). Hver af disse enzymtyper spiller en vigtig rolle i ubiquitinering og mærkning af proteiner, der skal nedbrydes af proteasomet, hvilket behandles nærmere nedenfor.

Det første trin omfatter aktivering af ubiquitin af E1-enzymet, hvilket sker forud for dets fastgørelse til aminosyren cystein, det aktive sted. Der kræves energi i form af ATP, for at ubiquitinmolekylet kan overføres til det aktive sted og producere et mellemstof, der er kendt som ubiquitin-adenylat.

Derpå spiller det ubiquitin-konjugerende enzym (E2) sin rolle med at bringe de to molekyler sammen ved at overføre ubiquitin fra E1 til det aktive cysteinsted. E2-enzymet har en særlig struktur, der gør det muligt for det at binde sig til både ubiquitin- og E1-molekylerne, så dette trin kan finde sted.

Finalt er det nødvendigt, at ubiquitin-proteinligasen (E3) genkender og binder målsubstratet og efterfølgende mærker det med det lille ubiquitinmolekyle. Dette sker normalt ved hjælp af en isopeptidbinding, der forbinder den sidste aminosyre, glycin 76, i ubiquitinmolekylet med en lysin på substratproteinet.

Denne enzymatiske proces gentages derefter for at danne en lille kæde med flere ubiquitinmolekyler, hvilket markerer proteinet til nedbrydning i proteasomet.

Fælde af ikke-nedbrydning

Og selv om mærkning af et protein via ubiquitinering stort set resulterer i nedbrydning af proteinet, er der nogle tilfælde, hvor det måske ikke viser sig at være fatalt.

For eksempel kan resultatet være meget forskelligt, når et enkelt ubiquitinmolekyle er bundet til et protein uden at danne en kæde af molekyler, hvilket kaldes mono-ubiquitinering. Det er almindeligt, at proteinet i stedet mærker en ændring i funktionen, eller det kan blive nedbrudt via lysosomer i stedet for i proteasomet. Dette kan også ske for nogle proteiner, der har gennemgået poly-ubiquitinering, selv om det er mindre almindeligt.

Dertil kommer, at ubiquitineringsprocessen kan vendes ved hjælp af deubiquitinaseenzymer, som bryder bindingen mellem ubiquitinmolekylet og substratproteinet.

En kort historie

Teorien om ubiquitinering, der involverer mærkning af proteiner til nedbrydning, blev opdaget i slutningen af 1970’erne, hvilket førte til forskning om målretning af specifikke celler til nedbrydning.

For nylig har banebrydende forskning fremmet forståelsen af proteinnedbrydning og deraf følgende biologiske processer, hvilket muliggør kontrol af cellecyklus, gentranskription og immunitet. Aaron Ciechanover, Avram Hershko og Irwin Rose modtog en Nobelpris for denne opdagelse i 2004.

• https://www.qiagen.com/it/products/genes%20and%20pathways/complete%20biology%20list/ubiquitination%20pathway/
• http://www.nature.com/nm/journal/v20/n11/full/nm.3739.html
• http://www.sebiology.org/publications/Bulletin/March08/Ubiquitination.html
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19754430

Videre læsning

• Alt indhold om ubiquitin
• Ubiquitin – Hvad er ubiquitin?
• Ubiquitin-Like Modifiers
• Ubiquitin and Diseases
• Ubiquitin Function and Variety

Skrevet af

Yolanda Smith

Yolanda er uddannet med en Bachelor of Pharmacy fra University of South Australia og har erfaring med at arbejde i både Australien og Italien. Hun er passioneret omkring hvordan medicin, kost og livsstil påvirker vores helbred og nyder at hjælpe folk med at forstå dette. I sin fritid elsker hun at udforske verden og lære om nye kulturer og sprog.

Citationer