Vad är ubiquitinationsvägen?

Många av proteinerna i en cell återvinns regelbundet och fungerar som en källa till aminosyror för ny proteinsyntes.Ubiquitin är ett mycket litet protein som är så namngivet eftersom det är allestädes närvarande i eukaryota celler och har en mycket liknande struktur mellan mycket olika organismer.Den fungerar som en tagg som fästs vid proteiner för att rikta in dem, vanligtvis för nedbrytning.Processen att lägga till denna tagg till de riktade proteinerna är känd som ubiquitinationsvägen.Därefter bryts dessa proteiner ned i små bitar i en struktur som kallas en proteasom.

Proteiner är molekyler som består av enheter av aminosyror som är sammankopplade av peptidbindningar.De kan genomgå en hel del modifieringar, varav en har föreningar fästa vid början eller slutet av proteinmolekylen.Många proteiner är enzymer som påskyndar reaktioner.En typ av enzym är ett proteas, som försämrar andra proteiner under specifika och mycket reglerade omständigheter.Ubiquitinationsvägen involverar aktiviteten hos proteaser.

ubiquitin är en ständigt närvarande molekyl i högre organismer.Det finns inte i bakterier.Detta lilla protein finns i cellerna.Det har ett ovanligt högt antal molekyler av aminosyralysin, och det finns sju av dessa föreningar närvarande.

originalarbete på ubiquitin föreslog att målproteiner, särskilt de som var defekta, bundna till en viss lysinmolekyl på detta proteintaggen.Nu är det känt att proteiner som ska försämras kan binda till olika lysingrupper eller till och med till slutgruppen för detta ständigt närvarande protein.Processen för bindningen av proteinet till ubiquitin för att starta processen med ubiquitination är energikrävande.Normalt frigör klyvningen av en peptidbindning energi.I det här fallet använder den en molekyl av cellens energiburutadenosintrifosfat (ATP).

Ubiquitinationsvägen är komplex.Till och med bindningen av ubiquitin till det riktade proteinet involverar tre olika enzymer.Man aktiverar ubiquitinet och är känd som E1.Det finns dussintals olika typer av enzymer involverade i steg två, känd som E2, där det aktiverade ubiquitinet är fäst vid ett konjugerande enzym.Steg 3 använder en av hundratals olika typer av enzymer som känner igen olika proteiner som ska nedbrytas och fäster målproteinet till en lysingrupp på ubiquitinmolekylen.

ubiquitination sker inom ett komplex som kallas ett proteasom.Detta är en stor struktur där proteas nedbryts det ubiquitinylerade proteinet.Det är uppdelat i mindre fragment av aminosyror som kallas peptider.Dessa bitar kan lätt försämras i sina komponentaminosyror av peptidaser och användas som en aminosyrakälla för att syntetisera nya proteiner.I vissa fall producerar processen aktiva peptider involverade i cellulär metabolism.

Upptäckten att ubiquitinationsvägen ledde till att proteinerna försämrades inom proteasomen var banbrytande arbete.Det fick Nobelpriset i kemi för de tre inblandade forskarna.Eftersom mer forskning har genomförts om denna process har det visat sig vara mycket mer komplicerat än ursprungligen trott.Proteiner kan ha ubiquitin tillsatt i en rad mode, till exempel i en kedja.Denna process har konsekvenser över spektrumet av fysiologi, infektionssjukdomar och genetiska störningar.