Qu'est-ce que l'ubiquitination des protéines?
L'ubiquitination des protéines est un processus de régulation qui se produit dans une cellule pour dégrader les molécules de protéines. Au cours du processus, de petites protéines appelées ubiquitines se fixent aux molécules de protéines à dégrader. Ces molécules d'ubiquitine signalent efficacement à la protéine sa dégradation par un protéosome ou un dégrader de protéines. L'ubiquitination des protéines comporte plusieurs étapes, qui sont toutes importantes pour les processus cellulaires normaux, car les cellules créent et dégradent constamment de nouvelles protéines en réponse aux changements environnementaux.
Premièrement, la molécule d'ubiquitine doit être activée pour marquer d'autres protéines, étape accomplie par l'enzyme activant l'ubiquitine, E 1 . Cette étape de l'ubiquitination des protéines dépend de l'énergie, ce qui signifie que la cellule doit dépenser de l'énergie via l'adénosine triphosphate (ATP). E 2 , ou enzyme de conjugaison de l'ubiquitine, est utilisée dans la deuxième étape du processus, où se produit une autre réaction chimique appelée transthioestérification.
Une fois que l'ubiquitine a passé ces deux étapes, elle se lie à E 3 , ou ubiquitine-protéine ligase. Il existe plus de 100 enzymes E 3 dans les cellules humaines, chacune d’elles étant spécifique d’une protéine, appelée protéine substrat ou protéine cible. Comme il existe également de nombreuses molécules E 2 , les différentes combinaisons des trois enzymes principales permettent un haut niveau de spécificité pour chaque substrat. Cela aide une cellule à surveiller attentivement les conditions intracellulaires et à rationaliser le processus de sélection des protéines en vue de leur dégradation. L'enzyme E 3 activée se liera à la fois au substrat et à la molécule d'ubiquitine, reliant les deux molécules et entraînant l'ubiquitination des protéines dans toute la cellule.
Au moins trois ou quatre molécules d'ubiquitine sont généralement nécessaires pour signaler au substrat protéique d'être dégradé par le protéosome. L'ubiquitination supplémentaire des protéines peut souvent être réalisée par le même E 3 qui initie la première addition d'une molécule d'ubiquitine. Une fois que le substrat a une chaîne d'ubiquitine suffisamment longue, le protéosome l'enveloppe et le dégrade en acides aminés, éléments constitutifs des protéines plus grosses.
L'ubiquitination des protéines ne signale pas toujours une molécule à la dégradation. Les molécules d'ubiquitine ordonnent parfois à un substrat de se déplacer vers une autre partie de la cellule, alors que d'autres fois, elles modifient simplement sa fonction. Lorsque l'ubiquitine est utilisée à ces fins de signalisation, elle se présente généralement sous la forme d'une seule unité attachée, bien qu'il existe quelques rares cas où plus d'une molécule d'ubiquitine agira toujours pour modifier, au lieu de se dégrader. Les cellules contiennent également des enzymes spéciales, appelées deubiquitinases, capables d’éliminer les molécules d’ubiquitine des protéines marquées et d’inverser le processus.