Ubiquitinering, även känd som ubiquitylering, är en enzymatisk process som innebär att ett ubiquitinprotein binds till ett substratprotein. Detta har ibland kallats den molekylära ”dödskyssen” för ett protein, eftersom substratet vanligtvis blir inaktiverat och märks för nedbrytning av proteasomen genom att ubiquitinmolekylen fästs.

Enzymer för posttranslationsmodifiering

Ubiquitineringsprocessen i regleras av tre huvudtyper av enzymer för att äga rum i sin helhet. Dessa inkluderar ubiquitinaktiverande enzymer (E1), ubiquitinkonjugerande enzymer (E2) och ubiquitinligaser (E3). Var och en av dessa enzymtyper har en viktig roll att spela vid ubiquitinering och märkning av proteiner som ska brytas ned av proteasomen, vilket behandlas närmare nedan.

Det första steget innebär att ubiquitin aktiveras av E1-enzymet, vilket sker innan det fästs vid aminosyran cystein, den aktiva platsen. Energi i form av ATP krävs för att ubiquitinmolekylen ska kunna överföras till den aktiva platsen och producera en mellansubstans som kallas ubiquitin-adenylat.

Efter detta spelar det ubiquitin-konjugerande enzymet (E2) sin roll för att sammanföra de två molekylerna, genom att överföra ubiquitinet från E1 till den aktiva cysteinplatsen. E2-enzymet har en särskild struktur som gör att det kan binda till både ubiquitin- och E1-molekylerna och göra det möjligt för detta steg att inträffa.

Slutligt krävs ubiquitinproteinligaset (E3) för att känna igen och binda målsubstratet och därefter märka det med den lilla ubiquitinmolekylen. Detta sker vanligtvis genom en isopeptidbindning som förbinder den sista aminosyran, glycin 76, i ubiquitinmolekylen med en lysin på substratproteinet.

Denna enzymatiska process upprepas sedan för att bilda en liten kedja med flera ubiquitinmolekyler, vilket markerar proteinet för nedbrytning i proteasomen.

Fall av icke-nedbrytning

Och även om märkningen av ett protein via ubiquitinering till stor del resulterar i nedbrytning av proteinet finns det vissa fall där det kanske inte visar sig vara ödesdigert.

Till exempel när en enskild ubiquitinmolekyl binds till ett protein utan att bilda en kedja av molekyler, vilket kallas mono-ubiquitinering, kan resultatet skilja sig markant. Det är vanligt att proteinet istället märker av en förändrad funktion eller att det bryts ned via lysosomer snarare än i proteasomen. Detta kan också inträffa för vissa proteiner som genomgått polyubiquitinering, även om det är mindre vanligt.

Till detta kan ubiquitineringsprocessen vändas genom verkan av deubiquitinasenzymer, som bryter bindningen mellan ubiquitinmolekylen och substratproteinet.

En kort historik

Teorin om ubiquitinering som innefattar märkning av proteiner för nedbrytning upptäcktes i slutet av 1970-talet, vilket ledde till forskning om att rikta in sig på specifika celler för nedbrytning.

På senare tid har banbrytande forskning ökat förståelsen för proteinnedbrytning och de biologiska processer som följer av detta, vilket gör det möjligt att styra cellcykeln, gentranskription och immunitet. Aaron Ciechanover, Avram Hershko och Irwin Rose fick Nobelpriset för denna upptäckt 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

Fördjupad läsning

• Allt innehåll om ubikvitin
• Ubikvitin – Vad är ubikvitin?
• Ubiquitin-Like Modifiers
• Ubiquitin and Diseases
• Ubiquitin Function and Variety

Skrivet av

Yolanda Smith

Yolanda har en kandidatexamen i farmaci från University of South Australia och har erfarenhet av att arbeta i både Australien och Italien. Hon brinner för hur medicin, kost och livsstil påverkar vår hälsa och tycker om att hjälpa människor att förstå detta. På sin fritid älskar hon att utforska världen och lära sig om nya kulturer och språk.

Citat