Hva er Ubiquitin-systemet?

Ubiquitin er en type protein som finnes i eukaryote celler. Eukaryote celler har en cellekjerne og finnes i mennesker, dyr, planter og sopp. Inne i celler syntetiseres proteiner kontinuerlig og brytes ned, eller nedbrytes, og ubiquitinsystemet hjelper til med å regulere denne proteinomsetningen. Ubiquitin knytter seg til de proteiner som skal nedbrytes, og merker dem effektivt. Deretter føres proteinene til en struktur som kalles et proteasom der nedbrytning finner sted.

Proteiner er laget av enheter som kalles aminosyrer, og 76 aminosyrer utgjør det lille ubiquitinproteinet. Sekvensen av disse aminosyrene endres ikke veldig i forskjellige organismer, så ubiquitin av gær og humant ubiquitin inneholder bare rundt tre sekvensforskjeller. Ubiquitin får navnet sitt fra ordet allestedsnærværende, som refererer til noe som finnes overalt. I tråd med navnet er ubiquitin ikke begrenset til en del av cellen, men er til stede overalt. Ubiquitin-systemet er involvert i mange cellulære prosesser der proteinmodifisering skjer, inkludert vekst, deling og død av celler, og kopiering og reparasjon av DNA.

Før ubiquitin-systemet kan begynne å fungere, må ubiquitin aktiveres. Dette trinnet krever energi i form av adenosintrifosfat (ATP), en struktur som bærer kjemisk energi inne i cellen. Energien er nødvendig for å aktivere et enzym kalt E1 for å aktivere ubiquitin.

Deretter virker to ubiquitin-systemenzymer, kjent som E2 og E3, sammen for å feste ubiquitin til målproteinet. Det antas at E3 også hjelper til med å identifisere proteinet, og en eller flere ubikitinmolekyler kan da være festet til det. Signalet som markerer et protein for anerkjennelse av ubiquitin-systemet er ikke kjent, selv om forskere mener at visse aminosyrer kan være ansvarlige, hvorav noen kan forbli skjult med mindre proteinet bretter ut eller deltar i en reaksjon.

Til slutt overføres proteinet med sin ubiquitin-tag til et proteasom for å bli nedbrutt. Noen forskere mener at ubiquitin hjelper til med å holde proteinet festet til proteasomet mens nedbrytning finner sted, og forhindrer at det bryter bort for tidlig. Proteasomer er sylindriske proteindedbrytende maskiner som består av en bunke med ringer. Ringene i hver ende av sylinderen er inaktive mens sentralringene er aktive og omslutter et kammer der proteiner brytes ned. Kapsler i begge ender av sylinderen festes til ubiquitin og dirigerer proteiner inn i kammeret for nedbrytning.