Qual è il percorso dell'ubiquitinazione?
Molte delle proteine in una cellula vengono riciclate su base regolare e fungono da fonte di aminoacidi per la nuova sintesi proteica.L'ubiquitina è una proteina molto piccola che è così chiamata perché è onnipresente nelle cellule eucariotiche e ha una struttura molto simile tra organismi molto diversi.Funziona come un tag che si attacca alle proteine per colpirle, generalmente per il degrado.Il processo di aggiunta di questo tag alle proteine mirate è noto come percorso di ubiquitinazione.Successivamente, queste proteine sono suddivise in piccoli pezzi in una struttura nota come proteasoma. Le proteine
sono molecole composte da unità di aminoacidi messi insieme da legami peptidici.Possono subire molte modifiche, una delle quali è avere composti attaccati all'inizio o alla fine della molecola proteica.Molte proteine sono enzimi, che accelerano le reazioni.Un tipo di enzima è una proteasi, che degrada altre proteine in circostanze specifiche e altamente regolamentate.La via dell'ubiquitinazione comporta l'attività delle proteasi. L'ubiquitina è una molecola sempre presente negli organismi superiori.Non si trova nei batteri.Questa piccola proteina si trova all'interno delle cellule.Ha un numero insolitamente elevato di molecole della lisina aminoacidica e sono presenti sette di questi composti.
Il lavoro originale sull'ubiquitina ha suggerito che le proteine bersaglio, in particolare quelle difettose, legate a una particolare molecola di lisina su questo tag proteico.Ora è noto che le proteine da degradare possono legarsi a vari gruppi di lisina o persino al gruppo finale di questa proteina sempre presente.Il processo di legame della proteina all'ubiquitina per avviare il processo di ubiquitinazione è ad alta intensità di energia.Normalmente, la scissione di un legame peptidico rilascia energia.In questo caso, utilizza una molecola della valuta energetica della cellula adenosina trifosfato (ATP).
La via dell'ubiquitinazione è complessa.Anche il legame dell'ubiquitina alla proteina mirata coinvolge tre diversi enzimi.Uno attiva l'ubiquitina ed è noto come E1.Esistono dozzine di diversi tipi di enzimi coinvolti nella seconda fase, noti come E2, in cui l'ubiquitina attivata è attaccata a un enzima coniugante.Il passaggio 3 utilizza una delle centinaia di diversi tipi di enzimi che riconoscono le diverse proteine da degradare e attacca la proteina bersaglio a un gruppo di lisina sulla molecola di ubiquitina. L'ubiquitinazione ha luogo all'interno di un complesso chiamato proteasoma.Questa è una grande struttura in cui le proteasi degradano la proteina ubiquitinilata.È suddiviso in frammenti più piccoli di aminoacidi noti come peptidi.Questi pezzi possono essere facilmente degradati nei loro aminoacidi componenti dalle peptidasi e usati come sorgente di aminoacidi per sintetizzare nuove proteine.In alcuni casi, il processo produce peptidi attivi coinvolti nel metabolismo cellulare.
La scoperta che la via dell'ubiquitinazione ha portato alle proteine degradate all'interno del proteasoma era un lavoro innovativo.Ha conseguito il premio Nobel in chimica per i tre scienziati coinvolti.Man mano che sono state condotte ulteriori ricerche su questo processo, si è rivelata molto più complicata di quanto si pensasse inizialmente.Le proteine possono avere l'ubiquitina aggiunta in una serie di mode, come in una catena.Questo processo ha implicazioni in tutto lo spettro di fisiologia, malattie infettive e disturbi genetici.