タンパク質のユビキチン化とは何ですか？

タンパク質のユビキチン化は、タンパク質分子を分解するために細胞内で起こる調節プロセスです。 プロセス中、ユビキチンとして知られる小さなタンパク質は、分解されるタンパク質分子に付着します。 これらのユビキチン分子は、プロテオソームまたはタンパク質分解剤による分解のためにタンパク質に効果的にシグナルを送ります。 タンパク質のユビキチン化にはいくつかのステップがあり、それらはすべて環境変化に応じて新しいタンパク質を絶えず作成および分解するため、通常の細胞プロセスにとって重要です。

まず、他のタンパク質を標識するためにユビキチン分子を活性化する必要があります。これは、ユビキチン活性化酵素E ₁によって達成されるステップです。 タンパク質のユビキチン化におけるこのステップはエネルギーに依存します。つまり、細胞がアデノシン三リン酸（ATP）を介してエネルギーを消費する必要があります。 E ₂またはユビキチン結合酵素は、プロセスの2番目のステップで使用され、トランスチオエステル化として知られる別の化学反応が発生します。

ユビキチンがこれらの2つのステップを通過すると、E ₃またはユビキチンタンパク質リガーゼに結合します。 ヒト細胞には100を超えるE ₃酵素があり、それぞれが基質または標的タンパク質として知られる1つのタンパク質に特異的です。 E ₂分子も多数存在するため、3つの主要な酵素のさまざまな組み合わせにより、各基質に高いレベルの特異性が与えられます。 これにより、細胞は細胞内の状態を注意深く監視し、分解するタンパク質を選択するプロセスを合理化します。 活性化されたE ₃酵素は、基質とユビキチン分子の両方に結合し、2つの分子を結合し、細胞全体でタンパク質のユビキチン化を行います。

タンパク質基質がプロテオソームによって分解されることを知らせるには、通常少なくとも3つまたは4つのユビキチン分子が必要です。 タンパク質のさらなるユビキチン化は、ユビキチン分子の最初の付加を開始する同じE ₃によってしばしば達成されます。 基質が十分に長いユビキチン鎖を持つと、プロテオソームはそれを包み込み、それを分解して、より大きなタンパク質の構成要素であるアミノ酸に戻します。

タンパク質のユビキチン化は、常に分解の分子に信号を送るとは限りません。 ユビキチン分子は、基質を細胞の別の部分に移動するように指示することもあれば、単にその機能を変更することもあります。 ユビキチンがこれらのシグナルの目的に使用される場合、一般に1つだけの結合ユニットとして存在しますが、複数のユビキチン分子が分解ではなく、修飾するように作用するいくつかのまれな例があります。 細胞には、ユビキチン分子を標識タンパク質から除去し、プロセスを逆にすることができる、脱ユビキチン化酵素として知られる特別な酵素も含まれています。