Jaka jest ścieżka wszechobecności?
Wiele białek w komórce jest recyklingowych regularnie i służy jako źródło aminokwasów do syntezy nowych białek. Ubikwityna jest bardzo małym białkiem, które jest tak nazwane, ponieważ jest wszechobecne w komórkach eukariotycznych i ma wysoce podobną strukturę między bardzo różnymi organizmami. Działa jako znacznik, który przywiązuje się do białek do ich celu, ogólnie w celu degradacji. Proces dodawania tego znacznika do docelowych białek jest znany jako szlak ubikwitynacji. Następnie białka te są podzielone na małe kawałki w strukturze znanej jako proteasom.
Białka to cząsteczki złożone z jednostek aminokwasów uderzonych razem przez wiązania peptydowe. Mogą one przejść wiele modyfikacji, z których jednym jest związki przyłączone do początku lub końca cząsteczki białka. Wiele białek to enzymy, które przyspieszają reakcje. Jednym typem enzymu jest proteaza, która degraduje inne białka w określonych i wysoce regulowanych okolicznościach. WszechobecnośćŚcieżka innacji obejmuje aktywność proteaz.
ubikwityna jest zawsze obecną cząsteczką w wyższych organizmach. Nie znajduje się go w bakteriach. To małe białko znajduje się w komórkach. Ma niezwykle dużą liczbę cząsteczek lizyny aminokwasowej i istnieje siedem z tych związków.
Oryginalne prace nad ubikwityną sugerowały, że białka docelowe, zwłaszcza te, które były wadliwe, związane z konkretną cząsteczką lizyny na tym znaczniku białka. Teraz wiadomo, że białka, które należy degradować, mogą wiązać się z różnymi grupami lizyny lub nawet z końcową grupą tego zawsze obecnego białka. Proces wiązania białka z ubikwityną w celu rozpoczęcia procesu ubikwitynacji jest energooszczędny. Zwykle rozszczepienie wiązania peptydowego uwalnia energię. W tym przypadku wykorzystuje cząsteczkę trihosforanu adenozyny w walucie energetycznej komórki (ATP).
Ścieżka wszechobecności jestzłożony. Nawet wiązanie ubikwityny z docelowym białkiem obejmuje trzy różne enzymy. Aktywuje się ubikwitynę i jest znany jako E1. Istnieją dziesiątki różnych rodzajów enzymów zaangażowanych w krok drugi, znany jako E2, w którym aktywowana ubikwityna jest przymocowana do enzymu sprzężającego. Krok 3 wykorzystuje jeden z setek różnych rodzajów enzymów, które rozpoznają różne białka do degradacji i przyczepiają docelowe białko do grupy lizyny na cząsteczce ubikwityny.
Ubikwitynacja ma miejsce w kompleksie zwanym proteasomem. Jest to duża struktura, w której proteazy degradują białko ubikwitynylowane. Jest podzielony na mniejsze fragmenty aminokwasów zwanych peptydami. Kawałki te można łatwo zdegradować do swoich składowych aminokwasów przez peptydazy i zastosować jako źródło aminokwasowe do syntezy nowych białek. W niektórych przypadkach proces wytwarza aktywne peptydy zaangażowane w metabolizm komórkowy.
Odkrycie, że ścieżka ubikwitynaD dla białek degradowanych w proteasomie była przełomowa praca. Zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie chemii dla trzech zaangażowanych naukowców. Ponieważ przeprowadzono więcej badań na temat tego procesu, okazało się, że jest znacznie bardziej skomplikowane niż pierwotnie sądzono. Białka mogą dodać ubikwitynę w szeregu mody, na przykład w łańcuchu. Proces ten ma implikacje w spektrum fizjologii, chorób zakaźnych i zaburzeń genetycznych.