Co to jest system ubikwityny?

Ubikwityna to rodzaj białka występującego w komórkach eukariotycznych. Komórki eukariotyczne mają jądro komórkowe i znajdują się u ludzi, zwierząt, roślin i grzybów. Wewnątrz komórek białka są nieustannie syntetyzowane i rozkładane lub degradowane, a system ubikwityny pomaga regulować obrót białkami. Ubikwityna przyczepia się do białek, które mają zostać zdegradowane, skutecznie je znakując. Następnie białka przenoszone są do struktury zwanej proteasomem, w której zachodzi degradacja.

Białka składają się z jednostek zwanych aminokwasami, a 76 aminokwasów tworzy małe białko ubikwityny. Sekwencja tych aminokwasów nie zmienia się bardzo w różnych organizmach, więc ubikwityna drożdży i ludzka ubikwityna zawierają tylko około trzech różnic sekwencji. Ubiquitin bierze swoją nazwę od słowa wszechobecne, które odnosi się do czegoś, co można znaleźć wszędzie. Zgodnie z nazwą ubikwityna nie ogranicza się do jednej części komórki, ale jest obecna wszędzie. System ubikwityny bierze udział w wielu procesach komórkowych, w których zachodzi modyfikacja białek, w tym wzrost, podział i śmierć komórek oraz kopiowanie i naprawa DNA.

Zanim system ubikwityny zacznie działać, ubikwityna musi zostać aktywowana. Ten etap wymaga energii w postaci adenozynotrifosforanu (ATP), struktury przenoszącej energię chemiczną wewnątrz komórki. Energia jest potrzebna, aby umożliwić enzymowi zwanemu E1 aktywację ubikwityny.

Następnie dwa kolejne enzymy układu ubikwityny, znane jako E2 i E3, działają razem, łącząc ubikwitynę z docelowym białkiem. Uważa się, że E3 pomaga również zidentyfikować białko, a następnie można do niego dołączyć jedną lub więcej cząsteczek ubikwityny. Sygnał, który oznacza białko do rozpoznania przez system ubikwityny, nie jest znany, chociaż naukowcy sądzą, że niektóre aminokwasy mogą być odpowiedzialne, a niektóre z nich mogą pozostać ukryte, chyba że białko rozwinie się lub weźmie udział w reakcji.

Wreszcie białko ze znacznikiem ubikwityny jest przenoszone do proteasomu w celu jego degradacji. Niektórzy naukowcy uważają, że ubikwityna pomaga utrzymać białko przyczepione do proteasomu podczas degradacji, zapobiegając jego zbyt wczesnemu oderwaniu. Proteasomy to cylindryczne maszyny rozkładające białka, które składają się ze stosu pierścieni. Pierścienie na każdym końcu cylindra są nieaktywne, podczas gdy pierścienie centralne są aktywne i zamykają komorę, w której białka są rozkładane. Nakrętki na obu końcach cylindra przyczepiają się do ubikwityny i kierują białka do komory w celu degradacji.