Co to jest ubikacja białek?
Ubikwitynacja białek jest procesem regulacyjnym zachodzącym w komórce w celu degradacji cząsteczek białka. Podczas tego procesu małe białka zwane ubikwitynami przyłączają się do cząsteczek białka, które mają ulec degradacji. Te cząsteczki ubikwityny skutecznie sygnalizują białko degradacji przez proteosom lub degradator białka. Wszechobecność białek składa się z kilku etapów, z których wszystkie są ważne dla normalnych procesów komórkowych, ponieważ komórki nieustannie tworzą i degradują nowe białka w odpowiedzi na zmiany środowiskowe.
Po pierwsze, cząsteczka ubikwityny musi zostać aktywowana w celu znakowania innych białek, co jest etapem realizowanym przez enzym aktywujący ubikwitynę, E1. Ten etap wszechobecności białek jest zależny od energii, co oznacza, że wymaga od komórki wydatkowania energii przez trifosforan adenozyny (ATP). E 2 lub enzym koniugujący ubikwitynę stosuje się w drugim etapie procesu, w którym zachodzi inna reakcja chemiczna znana jako transtioestryfikacja.
Gdy ubikwityna przejdzie te dwa etapy, wiąże się z E3 lub ligazą ubikwitynowo-białkową. W komórkach ludzkich znajduje się ponad 100 enzymów E3, z których każdy jest specyficzny dla jednego białka, znanego jako substrat lub białko docelowe. Ponieważ istnieje również wiele cząsteczek E2, różne kombinacje trzech głównych enzymów pozwalają na wysoki poziom specyficzności dla każdego substratu. Pomaga to komórce dokładnie monitorować warunki wewnątrzkomórkowe i usprawnić proces selekcji białek do degradacji. Aktywowany enzym E3 wiąże się zarówno z substratem, jak i cząsteczką ubikwityny, łącząc dwie cząsteczki i prowadząc do ubikwitynacji białek w całej komórce.
Co najmniej trzy lub cztery cząsteczki ubikwityny są zwykle potrzebne do zasygnalizowania degradacji substratu białkowego przez proteosom. Dalsze ubikwitynację białek często można osiągnąć za pomocą tego samego E3, który inicjuje pierwsze dodanie cząsteczki ubikwityny. Gdy substrat będzie miał wystarczająco długi łańcuch ubikwityny, proteosom będzie go otaczał i rozkładał z powrotem do aminokwasów, budulców większych białek.
Wszechobecność białek nie zawsze sygnalizuje cząsteczce degradację. Cząsteczki ubikwityny czasami kierują substrat do przejścia do innej części komórki, a innym razem po prostu zmieniają jego funkcję. Gdy ubikwityna jest wykorzystywana do tych celów sygnałowych, jest na ogół obecna jako tylko jedna dołączona jednostka, chociaż istnieje kilka rzadkich przypadków, w których więcej niż jedna cząsteczka ubikwityny będzie nadal działać w celu modyfikacji, a nie degradacji. Komórki zawierają również specjalne enzymy znane jako deubikwitynazy, które mogą usuwać cząsteczki ubikwityny ze znakowanych białek i odwracać proces.