Ubikitinaatio, joka tunnetaan myös nimellä ubikitylaatio, on entsymaattinen prosessi, jossa ubikitiiniproteiini sitoutuu substraattiproteiiniin. Tätä on joskus kutsuttu proteiinin molekyyliseksi ”kuolemansuudelmaksi”, sillä substraatti yleensä inaktivoituu ja merkitään ubikitiinimolekyylin kiinnittymisen kautta proteasomin hajotettavaksi.

Posttranslation Modification Enzymes

Ubikitinaatioprosessia säätelee kolme päätyyppiä entsyymejä, jotta se tapahtuisi kokonaisuutena. Näitä ovat ubikitiinia aktivoivat entsyymit (E1), ubikitiinia konjugoivat entsyymit (E2) ja ubikitiiniligaasit (E3). Jokaisella näistä entsyymityypeistä on tärkeä tehtävä ubikitinaatiossa ja proteasomin hajotettavien proteiinien merkitsemisessä, joita tarkastellaan yksityiskohtaisemmin jäljempänä.

Ensimmäisessä vaiheessa ubikitiini aktivoituu E1-entsyymin toimesta ennen sen kiinnittymistä aminohappokysteiiniin, aktiiviseen kohtaan. ATP:n muodossa olevaa energiaa tarvitaan, jotta ubikitiinimolekyyli voi siirtyä aktiiviseen kohtaan ja tuottaa välituotteen, joka tunnetaan nimellä ubikitiini-adenylaatti.

Tämän jälkeen ubikitiinia konjugoivalla entsyymillä (E2) on tehtävänsä kahden molekyylin yhdistämisessä siirtämällä ubikitiini E1:stä aktiiviseen kysteiinikohtaan. E2-entsyymillä on erityinen rakenne, jonka ansiosta se voi sitoutua sekä ubikitiini- että E1-molekyyleihin ja mahdollistaa tämän vaiheen.

Viimeiseksi ubikitiiniproteiiniligaasia (E3) tarvitaan tunnistamaan ja sitomaan kohdesubstraatti, minkä jälkeen se leimaa sen pienellä ubikitiinimolekyylillä. Tämä tapahtuu tavallisesti isopeptidisidoksella, joka yhdistää ubikitiinimolekyylin viimeisen aminohapon, glysiini 76:n, substraattiproteiinin lysiiniin.

Tämä entsymaattinen prosessi toistetaan sen jälkeen muodostaen pienen ketjun, jossa on useita ubikitiinimolekyylejä ja joka merkitsee proteiinin hajotettavaksi proteasomissa.

Tapaukset, joissa ei tapahdu hajoamista

Vaikka proteiinin merkitseminen ubikitinaation avulla johtaa suurelta osin proteiinin hajoamiseen, on joitakin tapauksia, joissa se ei välttämättä osoittaudu kohtalokkaaksi.

Vaikka esimerkiksi silloin, kun proteiiniin sitoutuu yksittäinen ubikitiinimolekyyli ilman, että siitä muodostuu ketjua molekyylejä, mikä tunnetaan nimellä mono-ubikitinaatio, lopputulos voi poiketa merkittävästi. On tavallista, että proteiini sen sijaan huomaa toiminnassaan muutoksia tai se saattaa hajota pikemminkin lysosomien kautta kuin proteasomissa. Näin voi tapahtua myös joillekin polyubikitinaation läpikäyneille proteiineille, joskin se on harvinaisempaa.

Lisäksi ubikitinaatioprosessi voidaan kumota deubikitinaasientsyymien vaikutuksesta, jotka katkaisevat ubikitiinimolekyylin ja substraattiproteiinin välisen sidoksen.

Lyhyt historia

Teoria ubikitinaatiosta, johon liittyy proteiinien merkitseminen hajotettavaksi, löydettiin 1970-luvun lopulla, mikä johti tutkimukseen tiettyjen solujen kohdentamisesta hajotettavaksi.

Viime aikoina läpimurtotutkimus edisti ymmärrystä proteiinien hajoamisesta ja siitä johtuvista biologisista prosesseista, jotka mahdollistavat solusyklin, geenien transkriptio-ominaisuuksien ja koskemattomuuden hallinnan. Aaron Ciechanover, Avram Hershko ja Irwin Rose saivat Nobelin palkinnon tästä löydöstä vuonna 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

Lisälukemista

• Kaikki ubikitiinisisällöt
• Ubikitiini – Mitä on ubikitiini?
• UBIKITIINI-Like Modifiers
• Ubikitiini ja sairaudet
• Ubikitiinin toiminta ja monimuotoisuus

Kirjoittaja

Yolanda Smith

Yolanda on valmistunut farmasian kandidaatiksi Etelä-Australian Yliopistosta, ja hänellä on kokemusta työskentelystä Australiassa ja Italiassa. Hän suhtautuu intohimoisesti siihen, miten lääkkeet, ruokavalio ja elintavat vaikuttavat terveyteemme, ja hän nauttii siitä, että auttaa ihmisiä ymmärtämään tämän. Vapaa-ajallaan hän rakastaa tutkia maailmaa ja tutustua uusiin kulttuureihin ja kieliin.

Sitaatit