Каков Путь Ubiquitination?

Многие из белков в клетке регулярно перерабатываются и служат источником аминокислот для синтеза нового белка. Убиквитин - это очень маленький белок, названный так потому, что он повсеместно встречается в эукариотических клетках и имеет очень похожую структуру между очень разными организмами. Он функционирует в качестве метки, которая прикрепляется к белкам для нацеливания на них, как правило, для деградации. Процесс добавления этой метки к целевым белкам известен как путь убиквитинирования. Впоследствии эти белки разбиваются на маленькие кусочки в структуре, известной как протеасома.

Белки представляют собой молекулы, состоящие из единиц аминокислот, связанных вместе пептидными связями. Они могут претерпевать множество модификаций, одна из которых состоит в том, что соединения присоединяются к началу или концу молекулы белка. Многие белки являются ферментами, которые ускоряют реакции. Одним типом фермента является протеаза, которая разлагает другие белки при специфических и строго регулируемых условиях. Путь убиквитинирования включает активность протеаз.

Убиквитин является постоянно присутствующей молекулой в высших организмах. Это не найдено в бактериях. Этот маленький белок находится внутри клеток. В нем необычно большое количество молекул аминокислоты лизина, и существует семь таких соединений.

Оригинальная работа над убиквитином предполагала, что целевые белки, особенно те, которые были дефектными, связывались с определенной молекулой лизина на этой метке белка. Теперь известно, что разлагаемые белки могут связываться с различными группами лизина или даже с конечной группой этого вездесущего белка. Процесс связывания белка с убиквитином для запуска процесса убиквитинирования является энергоемким. Обычно расщепление пептидной связи высвобождает энергию. В этом случае он использует молекулу энергетической валюты клетки - аденозинтрифосфат (АТФ).

Путь убиквитинирования сложен. Даже в связывании убиквитина с целевым белком участвуют три разных фермента. Один активирует убиквитин и известен как E1. Существуют десятки различных типов ферментов, вовлеченных в стадию два, известную как E2, в которой активированный убиквитин присоединяется к конъюгирующему ферменту. На этапе 3 используется один из сотен различных типов ферментов, которые распознают различные белки, подлежащие деградации, и присоединяют целевой белок к группе лизина на молекуле убиквитина.

Убиквитинирование происходит в комплексе, называемом протеасомой. Это большая структура, в которой протеазы разлагают убиквитинилированный белок. Он разбивается на более мелкие фрагменты аминокислот, известные как пептиды. Эти фрагменты могут быть легко разложены на составляющие их аминокислоты пептидазами и использованы в качестве источника аминокислот для синтеза новых белков. В некоторых случаях в процессе вырабатываются активные пептиды, участвующие в клеточном метаболизме.

Открытие того факта, что путь убиквитинирования приводил к деградации белков в протеасоме, было новаторской работой. Он получил Нобелевскую премию по химии для трех ученых. Поскольку было проведено больше исследований по этому процессу, он оказался гораздо сложнее, чем первоначально предполагалось. Белки могут иметь убиквитин, добавленный во множестве мод, таких как в цепи. Этот процесс имеет последствия для всего спектра физиологии, инфекционных заболеваний и генетических нарушений.