Ubikwitynacja - Polski Serwis Naukowy

Schemat procesu ubikwitynacji

Ubikwitynacja, ubikwityzacja to zjawisko unieczynniania białek przez przyłączenie cząsteczek innego, małego białka, ubikwityny. Proces ten zachodzi w komórce zarówno w cytoplazmie, jak i jądrze komórkowym. Wyróżnia się 2 rodzaje ubikwitynacji:

Transestryfikacja to, w chemii organicznej, proces prowadzący do otrzymania estrów przez reakcję chemiczną innych estrów z alkoholami (alkoholiza), kwasami (acydoliza) lub innymi estrami.

Denaturacja białka - zmiany w II, III- i IV-rzędowej strukturze białka natywnego, które prowadzą do utraty aktywności biologicznej lub innej indywidualnej cechy charakterystycznej przy zachowaniu jego struktury pierwszorzędowej.

monoubikwitynację, która polega na przyłączenie monomerów ubikwityny do danego białka; przyłączenie może nastąpić w kilku miejscach - nadal będzie to monoubikwitynacja, gdyż istotne jest, żeby do jednej z cząsteczek ubikwityny nie była dołączona kolejna cząsteczka

poliubikwitynację, polegającą na przyłączeniu polimerów (przynajmniej dimerów) ubikwityny do białka; taki łańcuch cząsteczek ubikwityny może być przyłączony tylko w jednym miejscu, nadal jest to jednak poliubikwitynacja

Największe znaczenie ma poliubikwitynacja, która powoduje, że naznaczone ubikwityną białko jest kierowane do proteasomu, gdzie następuje jego degradacja. Ubikwitynacji podlegają z jednej strony białka uszkodzone, zdeformowane, zdenaturowane i nieprawidłowo funkcjonujące, białka obce dla danej komórki (np. wirusowe), z drugiej zaś - białka krótko żyjące. Po oznaczeniu ubikwityną białko podlega rozkładowi w proteasomie.

Polimery (gr. polymeres - wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.

Cytoplazma – część protoplazmy komórki eukariotycznej pozostająca poza jądrem komórkowym a w przypadku, z definicji nie posiadających jądra, komórek prokariotycznych – cała protoplazma.

Przebieg procesu ubikwitynacji przedstawia się następująco:

Aktywacja ubikwityny jest pierwszym etapem, niezbędnym do ubikwitynacji, i zachodzi poprzez dwie reakcje
1. Enzym E1 tworzy z ATP i aktywuje ubikwitynę do ubikwitynoadenylanu
2. Ubikwitynoadenylan łączy się z grupą tiolową enzymu E1, przy czym powstaje wysokoenergetyczne wiązanie tioestrowe
Ubikwityna z enzymu E1 jest przenoszona przez enzym E2 na białko docelowe (transestryfikacja), przy czym w zależności od izoformy może to wymagać, ale nie musi, aktywności trzeciego enzymu E3. Jeśli E3 jest wymagany, to on właśnie decyduje o wyborze białka do ubikwitynacji.
Kiedy enzym E3 przyłączy białko, cząsteczka ubikwityny związana z E2 odłącza się i jest przenoszona na białko docelowe. Proces ten powtarza się, aż zostanie utworzony łańcuch poliubikwityny. Zmodyfikowane w ten sposób białko jest rozpoznawane przez proteasom i degradowane.

Powyższe reakcje są prawdopodobnie bardziej skomplikowane i wymagają udziału innych białek, nie są jednak dokładnie poznane.

Jądro komórkowe, nukleus - otoczone błoną organellum obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek, na przykład histonowych, które razem tworzą chromosomy. Geny zlokalizowane w chromosomach stanowią genom komórki. Funkcją jądra komórkowego jest przechowywanie i powielanie informacji genetycznej oraz kontrolowanie czynności komórki, poprzez regulowanie ekspresji genów, dlatego właśnie stanowi ono centrum kontroli komórki. Główne struktury, które obecne są w budowie jądra komórkowego to błona jądrowa, podwójna membrana otaczająca całe organellum i oddzielająca je od cytoplazmy oraz blaszka jądrowa, sieć delikatnych włókienek białkowych utworzonych przez laminy, stanowiących rusztowanie dla jądra i nadających mu wytrzymałość mechaniczną. Błona jądrowa jest nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek, dlatego obecne są w niej pory jądrowe. Są to kanały przechodzące przez obie błony, umożliwiające transport jonów i innych cząstek. Transport większych cząstek, takich jak białka, jest ściśle kontrolowany i zachodzi na zasadzie transportu aktywnego, kontrolowanego przez białka transportowe. Transport jądrowy jest kluczowy dla funkcjonowania komórki, ponieważ przemieszczanie cząstek poprzez błonę jądrową wymagany jest zarówno przy zarządzaniu ekspresją genów oraz utrzymywaniu chromosomów.

Wirusy (łac. virus – trucizna, jad) – skomplikowane cząsteczki organiczne nie posiadające struktury komórkowej, zbudowane z białek i kwasów nukleinowych. Zawierają materiał genetyczny w postaci RNA (retrowirusy) lub DNA, wykazują jednak zarówno cechy komórkowych organizmów żywych, jak i materii nieożywionej.