La ubiquitinación, también conocida como ubiquitylación, es un proceso enzimático que implica la unión de una proteína ubiquitina a una proteína sustrato. A veces se ha denominado el «beso de la muerte» molecular para una proteína, ya que el sustrato suele quedar inactivado y es marcado para su degradación por el proteasoma a través de la unión de la molécula de ubiquitina.

Enzimas de modificación post-traducción

El proceso de ubiquitinación en regulado por tres tipos principales de enzimas para que tenga lugar en su totalidad. Se trata de las enzimas activadoras de ubiquitina (E1), las enzimas conjugadoras de ubiquitina (E2) y las ubiquitinas ligasas (E3). Cada uno de estos tipos de enzimas desempeña un papel importante en la ubiquitinación y el etiquetado de las proteínas que van a ser degradadas por el proteasoma, que se consideran con más detalle a continuación.

El primer paso implica la activación de la ubiquitina por la enzima E1, que se produce antes de su unión al aminoácido cisteína, el sitio activo. Se requiere energía en forma de ATP para que la molécula de ubiquitina se transfiera al sitio activo y produzca una sustancia intermedia conocida como ubiquitina-adenilato.

A continuación, la enzima conjugadora de la ubiquitina (E2) desempeña su papel para unir las dos moléculas, transfiriendo la ubiquitina de E1 al sitio activo de la cisteína. La enzima E2 tiene una estructura particular que le permite unirse tanto a las moléculas de ubiquitina como a las de E1 y permitir que se produzca este paso.

Por último, se requiere que la proteína ligasa de ubiquitina (E3) reconozca y se una al sustrato objetivo, etiquetándolo posteriormente con la pequeña molécula de ubiquitina. Esto suele ocurrir mediante un enlace isopéptido que conecta el último aminoácido, la glicina 76, de la molécula de ubiquitina con una lisina de la proteína sustrato.

Este proceso enzimático se repite para formar una pequeña cadena con varias moléculas de ubiquitina, marcando la proteína para su degradación en el proteasoma.

Casos de no degradación

Aunque el marcaje de una proteína mediante la ubiquitinación provoca en gran medida la degradación de la misma, hay algunos casos en los que puede no resultar fatal.

Por ejemplo, cuando una sola molécula de ubiquitina se une a una proteína sin formar una cadena de moléculas, lo que se conoce como monoubiquitinación, el resultado puede ser muy diferente. Es frecuente que la proteína, en cambio, note una alteración en su función o que se degrade a través de los lisosomas y no en el proteasoma. Esto también puede ocurrir a algunas proteínas que han sufrido poli-ubiquitinación, aunque es menos común.

Además, el proceso de ubiquitinación puede revertirse mediante la acción de las enzimas deubiquitinasas, que rompen el enlace entre la molécula de ubiquitina y la proteína sustrato.

Una breve historia

La teoría de la ubiquitinación, que implica el etiquetado de las proteínas para su degradación, se descubrió a finales de la década de 1970, lo que condujo a la investigación sobre la selección de células específicas para su degradación.

Más recientemente, las investigaciones más avanzadas permitieron comprender mejor la degradación de las proteínas y los procesos biológicos resultantes, permitiendo el control del ciclo celular, la transcripción de genes y la inmunidad. Aaron Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose recibieron el Premio Nobel por este descubrimiento en 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

Más lecturas

• Todo el contenido sobre la ubiquitina
• Ubiquitina – ¿Qué es la ubiquitina?
• Ubiquitina-Como modificadores
• Ubiquitina y enfermedades
• Función y variedad de la ubiquitina

Escrita por

Yolanda Smith

Yolanda se licenció en Farmacia en la Universidad del Sur de Australia y tiene experiencia trabajando tanto en Australia como en Italia. Le apasiona cómo la medicina, la dieta y el estilo de vida afectan a nuestra salud y disfruta ayudando a la gente a entenderlo. En su tiempo libre le encanta explorar el mundo y aprender sobre nuevas culturas e idiomas.

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