Proteinlerin çoğalması, protein moleküllerini parçalamak için bir hücre içerisinde gerçekleşen düzenleyici bir işlemdir. İşlem sırasında, ubikuitinler olarak bilinen küçük proteinler, kendilerini ayrışacak olan protein moleküllerine bağlarlar. Bu ubikuitin molekülleri, bir proteozom veya protein degraderinin parçalanması için proteini etkin bir şekilde işaret eder. Proteinlerin çoğalmasında, hepsi normal hücresel süreçler için önemli olan ve hücreler çevresel değişikliklere cevap olarak sürekli yeni proteinler oluşturdukları ve bozdukları için birkaç basamak vardır.
İlk olarak, ubikuitin molekülünün, ubikuitin aktifleştirici enzim E1 tarafından gerçekleştirilen bir adım olan diğer proteinleri etiketlemek için aktive edilmesi gerekir. Proteinlerin çoğaltılmasındaki bu adım enerjiye bağlıdır, yani hücrenin adenosin trifosfat (ATP) yoluyla enerji harcamasını gerektirir. E2 veya ubikuitin-konjuge edici enzim, transtioesterifikasyon olarak bilinen başka bir kimyasal reaksiyonun meydana geldiği işlemdeki ikinci aşamada kullanılır.
Ubiquitin bu iki aşamayı geçtikten sonra, E3 veya ubiquitin-protein ligazına bağlanır. İnsan hücrelerinde, her biri substrat veya hedef protein olarak bilinen bir proteine özgü olan 100'ün üzerinde E3 enzimi vardır. Ayrıca birçok E2 molekülü bulunduğundan, üç ana enzimin çeşitli kombinasyonları, her bir substrat için yüksek bir özgüllük seviyesine izin verir. Bu, bir hücrenin hücre içi koşulları dikkatle izlemesine ve bozulma için protein seçme işlemini kolaylaştırmasına yardımcı olur. Aktive edilmiş E3 enzimi, hem alt-tabakaya hem de ubikuitin molekülüne bağlanır, iki molekülü birleştirir ve hücre içindeki proteinlerin çoğalmasını sürdürür.
Proteozom tarafından parçalanacak olan protein substratını işaret etmek için genellikle en az üç veya dört ubikuitin molekülü gerekir. Proteinlerin daha fazla ubikasyonu, bir ubikuitin molekülünün ilk eklenmesini başlatan aynı E3 ile gerçekleştirilebilir. Substrat yeterince uzun bir ubikuitin zincirine sahip olduğunda, proteozom onu saracak ve daha büyük proteinler için yapı taşları olan amino asitlere indirgeyecektir.
Proteinlerin çoğalması her zaman bozulma için bir molekülü işaret etmez. Ubiquitin molekülleri bazen bir substratı hücrenin başka bir bölümüne hareket ettirmek için yönlendirirken, diğer zamanlarda işlevlerini değiştirir. Ubiquitin bu sinyal amaçları için kullanıldığında, genellikle sadece bir bağlı ünite olarak bulunur, ancak birden fazla ubiquitin molekülünün degrade yerine, hala modifiye etmeye etki edeceği birkaç nadir durum vardır. Hücreler ayrıca, ubikuitin moleküllerini etiketli proteinlerden uzaklaştırabilen ve işlemi tersine çevirebilen deubikuitinler olarak bilinen özel enzimler içerir.
