L’ubiquitinazione, nota anche come ubiquitylation, è un processo enzimatico che comporta il legame di una proteina ubiquitina a una proteina substrato. A volte ci si riferisce a questo processo come al “bacio della morte” molecolare per una proteina, poiché il substrato di solito diventa inattivo e viene etichettato per la degradazione dal proteasoma attraverso il legame della molecola di ubiquitina.

Enzimi di modifica post-traduzione

Il processo di ubiquitinazione è regolato da tre tipi principali di enzimi per avere luogo nella totalità. Questi includono gli enzimi attivatori dell’ubiquitina (E1), gli enzimi coniugatori dell’ubiquitina (E2) e le ligasi dell’ubiquitina (E3). Ognuno di questi tipi di enzimi ha un ruolo importante da svolgere nell’ubiquitinazione e nell’etichettatura delle proteine da degradare da parte del proteasoma, che sono considerati più in dettaglio qui di seguito.

Il primo passo comporta l’attivazione dell’ubiquitina da parte dell’enzima E1, che avviene prima del suo attacco all’aminoacido cisteina, il sito attivo. L’energia sotto forma di ATP è necessaria per trasferire la molecola di ubiquitina al sito attivo e produrre una sostanza intermedia nota come ubiquitina-adenilato.

In seguito, l’enzima coniugatore dell’ubiquitina (E2) svolge il suo ruolo per unire le due molecole, trasferendo l’ubiquitina da E1 al sito attivo della cisteina. L’enzima E2 ha una struttura particolare che gli permette di legarsi sia all’ubiquitina che alle molecole E1 e permettere che questo passaggio avvenga.

Finalmente, l’ubiquitina proteina ligasi (E3) è richiesta per riconoscere e legare il substrato target, etichettandolo successivamente con la piccola molecola di ubiquitina. Questo di solito avviene tramite un legame isopeptidico che collega l’ultimo aminoacido, la glicina 76, della molecola di ubiquitina a una lisina sulla proteina substrato.

Questo processo enzimatico viene poi ripetuto per formare una piccola catena con diverse molecole di ubiquitina, marcando la proteina per la degradazione nel proteasoma.

Casi di non degradazione

Anche se l’etichettatura di una proteina tramite ubiquitinazione si traduce in gran parte nella degradazione della proteina, ci sono alcuni casi in cui può non rivelarsi fatale.

Per esempio, quando una singola molecola di ubiquitina è legata a una proteina senza formare una catena di molecole, che è nota come mono-ubiquitinazione, il risultato può essere molto diverso. È comune che la proteina noti invece un’alterazione della funzione o che venga degradata attraverso i lisosomi piuttosto che nel proteasoma. Questo può accadere anche ad alcune proteine che hanno subito la poli-ubiquitinazione, anche se è meno comune.

Inoltre, il processo di ubiquitinazione può essere invertito attraverso l’azione degli enzimi deubiquitinasi, che rompono il legame tra la molecola di ubiquitina e la proteina substrato.

Una breve storia

La teoria dell’ubiquitinazione che coinvolge l’etichettatura delle proteine per la degradazione è stata scoperta alla fine degli anni ’70, che ha portato alla ricerca sul targeting di cellule specifiche per la degradazione.

Più recentemente, la ricerca innovativa ha approfondito la comprensione della degradazione delle proteine e dei processi biologici risultanti, permettendo il controllo del ciclo cellulare, della trascrizione genica e dell’immunità. Aaron Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose hanno ricevuto il premio Nobel per questa scoperta nel 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

Altre letture

• Tutti i contenuti dell’Ubiquitina
• Ubiquitina – Cos’è l’Ubiquitina?
• Ubiquitina-Come i modificatori
• Ubiquitina e malattie
• Funzione e varietà dell’Ubiquitina

Scritto da

Yolanda Smith

Yolanda ha conseguito la laurea in Farmacia presso la University of South Australia e ha lavorato sia in Australia che in Italia. È appassionata di come la medicina, la dieta e lo stile di vita influenzino la nostra salute e le piace aiutare le persone a capirlo. Nel suo tempo libero ama esplorare il mondo e conoscere nuove culture e lingue.

Citazioni