Ubiquitina

Ubiquitina tetramer, uman.

Ubiquitina este o mică proteină reglatoare, omniprezentă în eucariote . Termenul ubiquitinare se referă la modificarea post-translațională a unei proteine ​​datorită legării covalente a unuia sau mai multor monomeri ubiquitinici. Această legătură duce de obicei la degradarea proteinei în sine.

Ubiquitina (numită inițial polipeptidă imunopoietică omniprezentă , polipeptidă imunopoietică omniprezentă) a fost identificată pentru prima dată în 1975 ca o proteină cu funcție necunoscută prezentă în toate celulele . Funcțiile de bază ale acestei proteine ​​au fost clarificate doar la începutul anilor 1980 prin lucrările lui Aaron Ciechanover , Avram Hershko și Irwin Rose , pentru care au primitPremiul Nobel pentru chimie în 2004 .

Note generale

Toate proteinele celulare sunt supuse unei rotații continue cu noi sinteze și degradări. Timpul de înjumătățire al unei proteine ​​eucariote variază de la o jumătate de minut la câteva zile. Cele mai degradante proteine ​​sunt cele care sunt anormale sau au o conformație greșită.

Proteinele care au un timp de înjumătățire scurt (cum ar fi p53 ) sau defecte suferă degradare dependentă de ATP atât în eucariote, cât și în procariote . În eucariote, cheia acestei căi este ubiquitina, o proteină de 76 aminoacizi și 8564 Dalton . Este una dintre cele mai conservate proteine ​​în timpul evoluției și este în esență identică de la drojdie la om .

Secvența sa de aminoacizi este:

MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG

Poli-ubiquitinarea, procesul prin care un lanț de cel puțin patru ubiquitine se leagă de lizina unei proteine ​​țintă, are ca rezultat, de obicei, degradarea proteinei din proteazom . Deși numeroase date experimentale confirmă această ipoteză, mai multe molecule degradabile au fost evidențiate în proteazom chiar și fără prezența a cel puțin patru polipeptide ubiquitin. În plus față de poli-ubiquitinarea, există și procese de mono-ubiquitinare și multi-ubiquitinare: prima pare să fie implicată în reglarea histonei H1, cea de-a doua pare să servească drept semnal pentru endocitoza mediată de receptor a materialului extracelular.

Mono-ubiquitinarea, care generează legarea unei singure molecule de ubiquitină la un substrat, este asociată cu procesele de semnalizare celulară , deoarece această legare permite asocierea la substratul a numeroase alte proteine ​​reglatoare capabile să lege ubiquitina. Mono-ubiquitinarea este, de asemenea, legată de procesul de livrare a moleculelor din interiorul celulei (așa cum se întâmplă, de exemplu, în procesele de livrare a proteinelor către lizozom ).

Istorie

Procesul de ubiquitinare a fost caracterizat inițial ca un sistem proteolitic dependent de prezența ATP . S-a caracterizat inițial o proteină capabilă de legare covalentă a lizozimei care, printr-un proces posibil doar în prezența ATP și Mg ²⁺ , a condus la proteoliza lizozimei în sine. Această proteină, rezistentă la temperaturi ridicate, a fost numită factor de proteoliză dependentă de ATP 1 (sau APF-1). Au fost identificate mai multe copii în fiecare substrat individual și a fost evidențiat efectul de degradare rapidă pe care APF-1 părea să-l aibă pe substrat. APF-1 a fost caracterizat ulterior și numit ubiquitin. Grupul carboxil al glicinei (Gly76) situat la capătul carboxi-terminal al ubiquitinei a fost descris ca situsul de legare a proteinei la reziduul de lizină prezent pe substrat.

Procesul de ubiquitinare

Procesul de omniprezentare în detaliu

Observații mai recente au clarificat în continuare procesul de ubiquitinare. Ubiquitina este legată covalent de proteina țintă prin acțiunea unor enzime specifice.

Ubiquitina este activată de agentul XPOMIX, cu consumul unei molecule ATP, prin crearea unei legături tioester de mare energie între glicina terminală carboxilică a ubiquitinei și un reziduu de cisteină prezent pe enzima E1 .

Ulterior, ubiquitina este transferată la o altă cisteină prezentă în situsul activ al unei enzime E2 (există mai multe tipuri) cu o reacție de esterificare trans (tio).

Ultimul pas necesită intervenția unei enzime ubiquitin-proteină ligază (sau E3 ), capabilă să interacționeze cu E2 și, în mod specific, cu substratul care urmează să fie degradat (sau să fie marcat cu ubiquitin). Există sute de enzime E3 : variabilitatea lor garantează specificitatea extremă a substratului pentru întregul proces.

Deși semnalele care declanșează acest proces nu sunt complet cunoscute, a fost propus unul foarte simplu care se referă doar la aminoacidul amino-terminal al proteinei țintă, care ar fi, prin urmare, singurul discriminator pentru legarea cu respectivele enzime E3 . În funcție de natura aminoacidului amino-terminal, proteina poate avea un timp de înjumătățire mai mult sau mai puțin scurt.

Degradări deosebit de importante

Proteoliza dependentă de ubiquitină este importantă atât în ​​reglarea proceselor celulare, cât și în eliminarea proteinelor defecte. Acest mecanism este necesar pentru modificarea și prezentarea antigenelor MHC clasa I. Astfel, degradarea ciclinei dependentă de ubiquitină este crucială pentru reglarea ciclului celular .

Boli conexe

Procesul de ubiquitinare este implicat în mai multe procese patologice. În mai multe cazuri, boala apare din mutație sau reglarea incorectă a unei gene care codifică un produs proteic implicat în proces.

• Sindromul Angelman este legat de afectarea genei UBE3A , o ubiquitin ligază (E3) numită E6-AP.
• Sindromul Von Hippel-Lindau este indus de afectarea genetică a unui E3 numit supresor tumoral VHL (gena VHL ).
• Sindromul Liddle se caracterizează prin reglarea incorectă a unui canal ionic de sodiu epitelial (gena SCNN1B ) care provoacă hipertensiune.

În alte cazuri, patologia este indusă de acumularea de produse ubiquitinate dar nu degradate în așa-numitele corpuri de incluziune . Astfel de acumulări pot consta în:

• încurcături neurofibrilare în boala Alzheimer ;
• Corpuri Lewy în boala Parkinson ;
• Corpurile lui Pick în boala lui Pick;
• Corpurile Mallory în boala hepatică alcoolică .

Bibliografie

• ( EN ) Nandi D și colab . Sistemul ubiquitin-proteazom. J Biosci. 2006 Mar; 31 (1): 137-55 ( PDF ), su ias.ac.in.

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Ubiquitina

linkuri externe

• ( EN ) Ubiquitina , pe chem.uni.wroc.pl. Adus la 27 septembrie 2006 (arhivat din original la 25 septembrie 2006) .
• ( EN ) Intrare UniProt pentru ubiquitin Arhivat 29 septembrie 2007 la Internet Archive ..
• ( EN ) Rețeaua de excelență Epigenome (NoE) , pe epigenome-noe.net .

V · D · M Biologie moleculara
Dogma centrală a biologiei moleculare
Expresia genelor	Procese Replicare · Transcriere · Traducere Elemente Polimerază ( ADN polimerază · ARN polimerază ) · promotor · Intron · Exon · Terminator Reglarea genelor Enhancer · cutie TATA · Repressor · Operon · Regulon
Sinteza proteinei	ARNm · ARNt · Ribozom · Împletire · Modificare post-translațională
Tehnici	BioBrick · Clonare · PCR · electroforeză pe gel de agaroză · Electroforeză pe gel de poliacrilamidă · Southern blot · Northern blot · Western blot · Secvențiere · secvențierea ADN

Portalul de biologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie