Co je to ubikvitinace proteinů?
Ubikvitinace proteinů je regulační proces, který probíhá v buňce za účelem degradace molekul proteinu. Během tohoto procesu se malé proteiny známé jako ubikvitiny samy připojují k molekulám proteinu, které mají být degradovány. Tyto ubikvitinové molekuly účinně signalizují proteinu k degradaci proteosomem nebo degradátorem proteinu. V ubikvitinaci proteinů existuje několik kroků, z nichž všechny jsou důležité pro normální buněčné procesy, protože buňky neustále vytvářejí a degradují nové proteiny v reakci na změny prostředí.
Nejprve musí být molekula ubikvitinu aktivována, aby se označily další proteiny, krok, který je prováděn enzymem aktivujícím ubikvitin, El. Tento krok v ubikvitinaci proteinů je závislý na energii, což znamená, že vyžaduje, aby buňka spotřebovala energii prostřednictvím adenosintrifosfátu (ATP). E2, nebo enzym konjugující ubikvitin, se používá ve druhém kroku procesu, kde dochází k jiné chemické reakci známé jako transthioesterifikace.
Jakmile ubiquitin projde těmito dvěma kroky, naváže se na E3 nebo na ubiquitin-protein ligázu. V lidských buňkách je více než 100 enzymů E3, z nichž každý je specifický pro jeden protein, známý jako substrát nebo cílový protein. Protože existuje také mnoho molekul E2, různé kombinace tří hlavních enzymů umožňují vysokou úroveň specificity pro každý substrát. To pomáhá buňce pečlivě sledovat intracelulární podmínky a zefektivnit proces výběru proteinů pro degradaci. Aktivovaný enzym E3 se bude vázat na substrát i na ubikvitinovou molekulu, spojí tyto dvě molekuly a bude pokračovat v ubikvitinaci proteinů v buňce.
K signalizaci proteinového substrátu, který má být degradován proteosomem, jsou obvykle zapotřebí alespoň tři nebo čtyři ubikvitinové molekuly. Další ubikvitinace proteinů může být často prováděna stejným E3, který iniciuje první přidání molekuly ubikvitinu. Jakmile substrát má dostatečně dlouhý ubikvitinový řetězec, proteosom ho obalí a degraduje ho zpět na aminokyseliny, stavební bloky pro větší proteiny.
Ubikvitinace proteinů ne vždy signalizuje degradaci molekuly. Molekuly Ubiquitinu někdy nasměrují substrát k přesunu do jiné části buňky, zatímco jindy jednoduše změní jeho funkci. Pokud se pro tyto signální účely použije ubikvitin, je obvykle přítomen pouze jako jedna připojená jednotka, ačkoli existuje několik vzácných případů, kdy více než jedna molekula ubikvitinu bude stále působit jako modifikace, na rozdíl od degradace. Buňky také obsahují speciální enzymy známé jako deubiquitinázy, které mohou odstranit ubikvitinové molekuly ze značených proteinů a zvrátit proces.