Ubikwitynacja, znana również jako ubikwitylacja, jest procesem enzymatycznym, który obejmuje wiązanie białka ubikwityny z białkiem substratu. Proces ten jest czasami określany jako molekularny „pocałunek śmierci” dla białka, ponieważ substrat zwykle staje się nieaktywny i jest oznaczany do degradacji przez proteasom poprzez przyłączenie cząsteczki ubikwityny.

Egzymy modyfikacji posttranslacyjnej

Proces ubikwitynacji jest regulowany przez trzy główne typy enzymów, aby mógł zachodzić w całości. Należą do nich enzymy aktywujące ubikwitynę (E1), enzymy sprzęgające ubikwitynę (E2) i ligazy ubikwitynowe (E3). Każdy z tych typów enzymów ma ważną rolę do odegrania w ubikwitynacji i znakowania białek do degradacji przez proteasom, które są rozpatrywane w sposób bardziej szczegółowy poniżej.

Pierwszy krok obejmuje aktywację ubikwityny przez enzym E1, który występuje przed jej przyłączeniem do aminokwasu cysteiny, miejsca aktywnego. Energia w postaci ATP jest wymagana w celu przeniesienia cząsteczki ubikwityny do miejsca aktywnego i wytworzenia substancji pośredniej znanej jako ubikwityna-adenylan.

Następnie, enzym sprzęgający ubikwitynę (E2) odgrywa swoją rolę w łączeniu tych dwóch cząsteczek poprzez przeniesienie ubikwityny z E1 do aktywnego miejsca cysteinowego. Enzym E2 ma szczególną strukturę, która pozwala mu wiązać się zarówno z ubikwityną, jak i z cząsteczkami E1, umożliwiając zajście tego etapu.

Wreszcie, ligaza białkowa ubikwityny (E3) jest wymagana do rozpoznania i związania docelowego substratu, a następnie oznaczenia go małą cząsteczką ubikwityny. Zwykle odbywa się to za pomocą wiązania izopeptydowego łączącego ostatni aminokwas, glicynę 76, cząsteczki ubikwityny z lizyną na białku substratu.

Ten proces enzymatyczny jest następnie powtarzany w celu utworzenia małego łańcucha z kilkoma cząsteczkami ubikwityny, oznaczając białko do degradacji w proteasomie.

Przypadki braku degradacji

Mimo że znakowanie białka poprzez ubikwitynację w dużej mierze prowadzi do degradacji białka, istnieją pewne przypadki, w których może to nie okazać się śmiertelne.

Na przykład, gdy pojedyncza cząsteczka ubikwityny jest związana z białkiem bez tworzenia łańcucha cząsteczek, co jest znane jako monoubikwitynacja, wynik może się znacznie różnić. To jest wspólne dla białka, aby zamiast zauważyć zmianę w funkcji lub może być zdegradowany przez lizosomy, a nie w proteasomu. Może to również wystąpić w przypadku niektórych białek, które przeszły poli-ubikwitynację, chociaż jest to mniej powszechne.

Dodatkowo proces ubikwitynacji może zostać odwrócony poprzez działanie enzymów deubikwitynazy, które przerywają wiązanie pomiędzy cząsteczką ubikwityny a białkiem substratowym.

Krótka historia

Teoria ubikwitynacji obejmująca znakowanie białek w celu ich degradacji została odkryta w późnych latach siedemdziesiątych, co doprowadziło do badań nad ukierunkowaniem określonych komórek na degradację.

W ostatnim czasie przełomowe badania pogłębiły zrozumienie degradacji białek i wynikających z niej procesów biologicznych, umożliwiając kontrolę cyklu komórkowego, transkrypcji genów i odporności. Aaron Ciechanover, Avram Hershko i Irwin Rose otrzymali za to odkrycie Nagrodę Nobla w 2004 roku.

• 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

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące ubikwityny
• Ubiquitin – What is Ubiquitin?
• Ubiquitin – Co to jest ubikwityna?Like Modifiers
• Ubiquitin and Diseases
• Ubiquitin Function and Variety

Wrritten by

Yolanda Smith

Yolanda ukończyła studia licencjackie z farmacji na University of South Australia i ma doświadczenie w pracy zarówno w Australii, jak i we Włoszech. Jej pasją jest to, jak medycyna, dieta i styl życia wpływają na nasze zdrowie i lubi pomagać ludziom to zrozumieć. W wolnym czasie uwielbia zwiedzać świat i poznawać nowe kultury i języki.

Cytowania

.