Was ist das Ubiquitin-System?

Ubiquitin ist eine Proteinart, die in eukaryotischen Zellen vorkommt. Eukaryontische Zellen haben einen Zellkern und kommen bei Menschen, Tieren, Pflanzen und Pilzen vor. Innerhalb von Zellen werden Proteine ​​kontinuierlich synthetisiert und abgebaut oder abgebaut, und das Ubiquitin-System hilft, diesen Proteinumsatz zu regulieren. Ubiquitin bindet sich an die Proteine, die abgebaut werden sollen, und markiert sie effektiv. Dann werden die Proteine ​​zu einer Struktur gebracht, die als Proteasom bezeichnet wird und in der ein Abbau stattfindet.

Proteine ​​bestehen aus Einheiten, die Aminosäuren genannt werden, und 76 Aminosäuren bilden das kleine Ubiquitin-Protein. Die Sequenz dieser Aminosäuren ändert sich in verschiedenen Organismen nicht sehr stark, so dass Hefe-Ubiquitin und menschliches Ubiquitin nur etwa drei Sequenzunterschiede enthalten. Ubiquitin hat seinen Namen vom allgegenwärtigen Wort, das sich auf etwas bezieht, das überall zu finden ist. Ubiquitin ist seinem Namen entsprechend nicht auf einen Teil der Zelle beschränkt, sondern überall vorhanden. Das Ubiquitin-System ist an vielen zellulären Prozessen beteiligt, bei denen Proteinmodifikationen auftreten, darunter Wachstum, Teilung und Tod von Zellen sowie das Kopieren und Reparieren von DNA.

Bevor das Ubiquitin-System funktionieren kann, muss Ubiquitin aktiviert werden. Dieser Schritt erfordert Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP), einer Struktur, die chemische Energie in der Zelle transportiert. Die Energie wird benötigt, um ein Enzym namens E1 in die Lage zu versetzen, Ubiquitin zu aktivieren.

Als nächstes wirken zwei weitere Ubiquitin-Systemenzyme, bekannt als E2 und E3, zusammen, um Ubiquitin an das Zielprotein zu binden. Es wird angenommen, dass E3 auch zur Identifizierung des Proteins beiträgt und dann ein oder mehrere Ubiquitinmoleküle daran gebunden werden können. Das Signal, das ein Protein für die Erkennung durch das Ubiquitin-System markiert, ist nicht bekannt, obwohl Wissenschaftler der Ansicht sind, dass bestimmte Aminosäuren dafür verantwortlich sind. Einige davon bleiben möglicherweise verborgen, es sei denn, das Protein entfaltet sich oder nimmt an einer Reaktion teil.

Schließlich wird das Protein mit seinem Ubiquitin-Tag auf ein Proteasom übertragen, das abgebaut werden soll. Einige Wissenschaftler glauben, dass Ubiquitin dabei hilft, das Protein während des Abbaus an das Proteasom zu binden, so dass es nicht zu früh abbricht. Proteasome sind zylindrische proteinabbauende Maschinen, die aus einem Ringstapel bestehen. Die Ringe an jedem Ende des Zylinders sind inaktiv, während die zentralen Ringe aktiv sind und eine Kammer einschließen, in der Proteine ​​abgebaut werden. Kappen an beiden Enden des Zylinders binden an Ubiquitin und leiten Proteine ​​zum Abbau in die Kammer.