Vad är Ubiquitin-systemet?

Ubiquitin är en typ av protein som finns i eukaryota celler. Eukaryota celler har en cellkärna och finns i människor, djur, växter och svampar. Inuti celler syntetiseras proteiner kontinuerligt och bryts ned, eller bryts ned, och ubiquitinsystemet hjälper till att reglera denna proteinomsättning. Ubiquitin fäster sig vid de proteiner som ska brytas ned och märker dem effektivt. Därefter tas proteinerna till en struktur som kallas ett proteasom där nedbrytning äger rum.

Proteiner är tillverkade av enheter som kallas aminosyror, och 76 aminosyror utgör det lilla ubiquitinproteinet. Sekvensen för dessa aminosyror förändras inte så mycket i olika organismer, så jäst ubiquitin och humant ubiquitin innehåller bara cirka tre sekvensskillnader. Ubiquitin får sitt namn från ordet allestädes närvarande, som hänvisar till något som finns överallt. I enlighet med dess namn är ubiquitin inte begränsat till en del av cellen utan finns överallt. Ubiquitinsystemet är involverat i många cellulära processer där proteinmodifiering sker, inklusive tillväxt, uppdelning och död av celler, och kopiering och reparation av DNA.

Innan ubiquitinsystemet kan börja fungera måste ubiquitin aktiveras. Detta steg kräver energi i form av adenosintrifosfat (ATP), en struktur som bär kemisk energi inuti cellen. Energin behövs för att aktivera ett enzym som kallas E1 för att aktivera ubiquitin.

Därefter agerar ytterligare två ubiquitinsystemenzymer, kända som E2 och E3, tillsammans för att fästa ubiquitin till målproteinet. Man tror att E3 också hjälper till att identifiera proteinet, och en eller flera ubiquitinmolekyler kan sedan fästas till det. Signalen som markerar ett protein för igenkänning av ubiquitinsystemet är inte känd, även om forskare tror att vissa aminosyror kan vara ansvariga, av vilka vissa kan förbli dolda om inte proteinet veckas ut eller deltar i en reaktion.

Slutligen överförs proteinet med dess ubiquitin-tagg till en proteasom för att brytas ned. Vissa forskare tror att ubiquitin hjälper till att hålla proteinet fäst vid proteasomen medan nedbrytning äger rum, vilket förhindrar att det bryts bort för tidigt. Proteasomer är cylindriska proteinnedbrytande maskiner som består av en bunt med ringar. Ringarna i vardera änden av cylindern är inaktiva medan de centrala ringarna är aktiva och omsluter en kammare i vilken proteiner bryts ned. Kapsyler i båda ändarna av cylindern fäster vid ubiquitin och leder proteiner in i kammaren för nedbrytning.