Hvad er Ubiquitination-stien?
Mange af proteinerne i en celle genanvendes regelmæssigt og tjener som en kilde til aminosyrer til ny proteinsyntese. Ubiquitin er et meget lille protein, der er navngivet, fordi det er allestedsnærværende i eukaryote celler og har en meget ens struktur mellem meget forskellige organismer. Det fungerer som et mærke, der er knyttet til proteiner for at målrette dem, generelt til nedbrydning. Processen med at tilføje dette tag til de målrettede proteiner er kendt som ubiquitineringsvejen. Efterfølgende nedbrydes disse proteiner i små stykker i en struktur kendt som et proteasom.
Proteiner er molekyler sammensat af enheder af aminosyrer, som er sammenspændt med peptidbindinger. De kan gennemgå en hel del modifikationer, hvoraf den ene er at have forbindelser bundet til begyndelsen eller slutningen af proteinmolekylet. Mange proteiner er enzymer, der fremskynder reaktionerne. En type enzym er en protease, som nedbryder andre proteiner under specifikke og meget regulerede omstændigheder. Ubiquitineringsvejen involverer aktiviteten af proteaser.
Ubiquitin er et stadigt tilstedeværende molekyle i højere organismer. Det findes ikke i bakterier. Dette lille protein findes i celler. Det har et usædvanligt stort antal molekyler af aminosyrelysinet, og der er syv af disse forbindelser til stede.
Originalt arbejde med ubiquitin antydede, at målproteiner, især dem, der var defekte, bundet til et bestemt lysinmolekyle på dette proteinmærke. Nu vides det, at proteiner, der skal nedbrydes, kan binde til forskellige lysingrupper eller endda til slutgruppen af dette altid tilstedeværende protein. Processen med binding af proteinet til ubiquitin for at starte processen med ubiquitination er energikrævende. Normalt frigiver spaltningen af en peptidbinding energi. I dette tilfælde anvender det et molekyle af cellens energivaluta adenosintrifosfat (ATP).
Ubiquitineringsvejen er kompleks. Selv bindingen af ubiquitin til det målrettede protein involverer tre forskellige enzymer. Man aktiverer ubiquitin og er kendt som E1. Der er snesevis af forskellige typer enzymer involveret i trin to, kendt som E2, hvor det aktiverede ubiquitin er bundet til et konjugerende enzym. Trin 3 anvender en af hundreder af forskellige typer enzymer, der genkender forskellige proteiner, der skal nedbrydes, og binder målproteinet til en lysingruppe på ubiquitinmolekylet.
Ubiquitination finder sted inden for et kompleks, der kaldes et proteasom. Dette er en stor struktur, hvor proteaser nedbryder det ubiquitinylerede protein. Det opdeles i mindre fragmenter af aminosyrer, kendt som peptider. Disse stykker kan let nedbrydes til deres komponentaminosyrer ved hjælp af peptidaser og bruges som en aminosyrekilde til at syntetisere nye proteiner. I nogle tilfælde producerer processen aktive peptider involveret i cellulær metabolisme.
Opdagelsen af, at ubiquitineringsvejen førte til, at proteinerne blev nedbrudt i proteasomet, var banebrydende arbejde. Det vandt Nobelprisen i kemi for de tre involverede forskere. Efterhånden som der er foretaget mere forskning i denne proces, har det vist sig at være meget mere kompliceret end oprindeligt troet. Proteiner kan tilsættes ubiquitin i en række mode, såsom i en kæde. Denne proces har konsekvenser på tværs af spektret af fysiologi, infektionssygdomme og genetiske lidelser.