ユビキチン化経路とは？

セル内のタンパク質の多くは定期的にリサイクルされており、新しいタンパク質合成のアミノ酸源として機能します。 ユビキチンは非常に小さなタンパク質で、真核細胞に遍在し、非常に異なる生物間で非常に類似した構造を持つため、そのように名付けられています。 それは、一般的に分解のために、それらを標的とするためにタンパク質に付​​着するタグとして機能します。 このタグを標的タンパク質に追加するプロセスは、ユビキチン化経路として知られています。 その後、これらのタンパク質はプロテアソームとして知られる構造の小さな断片に分解されます。

タンパク質は、ペプチド結合でつながれたアミノ酸のユニットで構成される分子です。 それらは、タンパク質分子の最初または最後に化合物が付着していることの1つである、非常に多くの修正を受けることができます。 多くのタンパク質は酵素であり、反応を加速します。 酵素の1つのタイプはプロテアーゼであり、特定の高度に規制された状況下で他のタンパク質を分解します。 ユビキチン化経路には、プロテアーゼの活性が関与しています。

ユビキチンは高等生物に常に存在する分子です。 細菌には見られません。 この小さなタンパク質は細胞内にあります。 アミノ酸リジンの分子が異常に多く、これらの化合物が7つ存在します。

ユビキチンに関する最初の研究は、標的タンパク質、特に欠陥のあるタンパク質が、このタンパク質タグ上の特定のリジン分子に結合することを示唆していました。 現在、分解されるタンパク質は、さまざまなリジン基またはこの常在するタンパク質の末端基にさえ結合できることが知られています。 ユビキチン化プロセスを開始するためのタンパク質のユビキチンへの結合プロセスは、エネルギー集約型です。 通常、ペプチド結合の切断によりエネルギーが放出されます。 この場合、細胞のエネルギー通貨であるアデノシン三リン酸（ATP）の分子を利用します。

ユビキチン化経路は複雑です。 ユビキチンの標的タンパク質への結合でさえ、3つの異なる酵素を必要とします。 1つはユビキチンを活性化し、E1として知られています。 E2として知られるステップ2には、活性化されたユビキチンが結合酵素に結合する、さまざまなタイプの酵素が多数あります。 ステップ3では、分解されるさまざまなタンパク質を認識し、ユビキチン分子のリジン基に標的タンパク質を付着させる数百種類の酵素の1つを利用します。

ユビキチン化は、プロテアソームと呼ばれる複合体内で起こります。 これは、プロテアーゼがユビキチン化タンパク質を分解する大きな構造です。 ペプチドとして知られるアミノ酸の小さな断片に分解されます。 これらの断片はペプチダーゼによって成分アミノ酸に容易に分解され、新しいタンパク質を合成するためのアミノ酸源として使用できます。 場合によっては、プロセスは細胞代謝に関与する活性ペプチドを生成します。

ユビキチン化経路がタンパク質をプロテアソーム内で分解するという発見は画期的な仕事でした。 関係する3人の科学者が化学でノーベル賞を受賞しました。 このプロセスについてさらに研究が行われたため、当初考えられていたよりもはるかに複雑であることが判明しました。 タンパク質には、チェーンなど、さまざまな方法でユビキチンを追加できます。 このプロセスは、生理学、感染症、および遺伝性疾患のスペクトル全体に影響を及ぼします。