Wat is het Ubiquitin-systeem?

Ubiquitine is een type eiwit dat voorkomt in eukaryotische cellen. Eukaryotische cellen hebben een celkern en worden gevonden in mensen, dieren, planten en schimmels. In cellen worden eiwitten continu gesynthetiseerd en afgebroken of afgebroken, en het ubiquitinesysteem helpt deze eiwitomzet te reguleren. Ubiquitin hecht zich aan die eiwitten die moeten worden afgebroken, waardoor ze effectief worden gemerkt. Vervolgens worden de eiwitten naar een structuur gebracht die een proteasoom wordt genoemd, waar afbraak plaatsvindt.

Eiwitten zijn gemaakt van eenheden die aminozuren worden genoemd en 76 aminozuren vormen het kleine ubiquitine-eiwit. De volgorde van deze aminozuren verandert niet veel in verschillende organismen, dus gist-ubiquitine en menselijk ubiquitine bevatten slechts ongeveer drie sequentieverschillen. Ubiquitin dankt zijn naam aan het woord alomtegenwoordig, dat verwijst naar iets dat overal wordt gevonden. In overeenstemming met zijn naam is ubiquitine niet beperkt tot één deel van de cel, maar is het overal aanwezig. Het ubiquitinesysteem is betrokken bij veel cellulaire processen waar eiwitmodificatie optreedt, waaronder de groei, deling en dood van cellen en het kopiëren en repareren van DNA.

Voordat het ubiquitinesysteem kan beginnen te werken, moet ubiquitin worden geactiveerd. Deze stap vereist energie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP), een structuur die chemische energie in de cel transporteert. De energie is nodig om een ​​enzym genaamd E1 in staat te stellen ubiquitine te activeren.

Vervolgens werken nog twee ubiquitinesysteemenzymen, bekend als E2 en E3, samen om ubiquitine aan het doeleiwit te binden. Er wordt gedacht dat E3 ook helpt om het eiwit te identificeren, en vervolgens kunnen een of meer ubiquitinemoleculen eraan worden bevestigd. Het signaal dat een eiwit markeert voor herkenning door het ubiquitinesysteem is niet bekend, hoewel wetenschappers denken dat bepaalde aminozuren verantwoordelijk kunnen zijn, waarvan sommige verborgen kunnen blijven tenzij het eiwit zich ontvouwt of deelneemt aan een reactie.

Ten slotte wordt het eiwit met zijn ubiquitine-aanhangsel overgebracht naar een proteasoom om te worden afgebroken. Sommige wetenschappers denken dat ubiquitine helpt het eiwit aan het proteasoom gehecht te houden terwijl afbraak plaatsvindt, waardoor wordt voorkomen dat het te vroeg wegbreekt. Proteasomen zijn cilindrische eiwitafbrekende machines die bestaan ​​uit een stapel ringen. De ringen aan elk uiteinde van de cilinder zijn inactief terwijl de centrale ringen actief zijn en omsluiten een kamer waarin eiwitten worden afgebroken. Doppen aan beide uiteinden van de cilinder hechten zich vast aan ubiquitine en leiden eiwitten in de kamer voor afbraak.