Na ubikvitin-proteazomu put razgradnje proteina

Većina (80-90%) intracelularni razgradnju proteina obavlja ubikvitin-proteazomu puta. Na ubikvitin-proteazomu put je prisutan u jezgru i citoplazmi eukariotskih stanica i igra važnu ulogu u razgradnji normalnih i abnormalnih proteina. Ovaj put je odgovoran za kontrolirano degradaciju mnogih proteina, uključujući i one potrebne za kontrolu rasta i razmnožavanja ćelija, ćelija diferencijacije, imunološki i upalni odgovor, apoptoze i metaboličke adaptacije.

Na ubikvitin-proteazomu put obavlja i "ekonomski" funkciju uglavnom cirkulacije proteina i eliminaciju nenormalnih proteini sa pogrešnim kodiranje, pogrešno presavijenog lokaliziran u ne-core područja, oštećen ili na drugi način uzeti od akcije. Na ubikvitin-proteazomu put igra ključnu ulogu u kontroli mišićne mase, a njegova aktivnost je pojačana u kaheksije. Ovaj put također igra značajnu ulogu u obnavljanju mišića i preuređenja.

Na ubikvitin-proteazomu put To se može gledati kao niz od tri procesa:
(1) prepoznavanje proteina podloge da se raspada;
(2) kovalentno pričvršćivanje polyubiquitin lanaca kao protein oznaka za propadanje;
(3) proteolize 2500 kD proteinski kompleks, koji se zove proteazomu 26S.

prepoznavanje proteina, cilj razgradnje obično se obavlja:
(1) u skladu sa neke strukturalne promjene proteina, uključujući i efekte na sekvencu kiselina određenu amino koja se krije u normalnom posttranslacijskih modifikacija kao što su fosforilaciju ili hidroksilacija;
(2) za ulazak ili lansira svoj ligandi;
(3) interakcije s proteinima adapter ili pratilac (npr izvoz pogrešno presavijenog proteina pratilje u citosolu EZP);
(4) specifična oštećenja se javljaju u proteinu oksidacijom ili nitrozilacije.

Pored toga, prisustvo specifičnih "destabilizacije"Ostaci IV-end dio znaka peptida dizajniran za dekolte (i.e., sa kratkim poluraspada). Međutim, treba imati na umu da prije nego što se podvrgnuti cijepanje, nisu svi proteini proizvedeni ubikvitin oznaka.

Za razliku od toga, neki proteini su dekolte by 20S glavni proteazomu. Svrha ovog modela je nejasno cijepanje, ali izgleda da se događa sa proteinima koji imaju jasno nestrukturiranih regija, dajući proteina veće nestabilnosti.

Nakon što je protein je identificiran kao podloge degradacije, predviđeno je sa kovalentno oznakom ubikvitin. Ubiquitin - protein prisutan u svim vrstama ćelija, a sastoji se od ostataka 76 aminokiselina, uključujući i C-terminalni glicin i lizin ostatak na poziciji 48. Ubiquitin je kovalentno vezan za protein predodređen za razgradnju u nizu od tri reakcija katalizira enzima poznatog kao E1 (ubikvitinaktiviruyuschy enzim), E2 (ubikvitinprisoedinyayuschy enzima) i E3 (ubikvitinsvyazyvayuschy enzima).

tamo Dva izoforme E1, Nekoliko izoformi E2 i E3 je veoma veliki broj enzima, što omogućava specifične podloge mnogih tkiva i regulaciju ovog procesa.

prvi molekula ubikvitin uskoro vezivanjem za E1 reakcije ATP-ovisna, a zatim prebačen u Ubiquitin E2 fragment. I E1 i E2 su aktivna mesta ostataka cisteina koji čine tioestere sa C-terminalni glicin ostatak ubikvitin. Konačno, ubikvitin pridružio na E2 se direktno ili preko unutarnjeg E3 lizilovomu ostatak prenosi na protein podlogu.

E3 igra važnu ulogu u priznavanju protein podloge za dekolte i u regulaciji stvaranja podloge kompleksa E2 / E3. Na sličan način dalje ubikvitin molekule su vezani za podlogu ima jedan u prilogu ubikvitin molekula, formirajući isopeptide veze između C-terminalni glicin ostatke ubikvitin molekula i lizina se nalazi na poziciji 48 prije dodao ubikvitin molekula.

potrebna lanac najmanje četiri molekula ubikvitin za proteine ​​nekoliko molekula tagged ubikvitin su lako prepoznati i usmjerene su na 26S proteazomu dekolte. Nedavno istraživanje je obavezujući domene aktivnosti i ubikvitin. Ono što je važno, proces Ubikvitinacija je reverzibilna, uz prisustvo proces isključivanja koji se javlja klasi cistein proteaza zove deubikvitiniruyuschimi enzima.

aktivnost deubikvitiniruyuschego enzima To je eliminirati vezivanja ubikvitin, ubikvitin obrade prekursor, povezivanje ubikvitin lanaca i ponovne upotrebe ubikvitin. Ovi procesi su odgovorni za regulaciju nekoliko signalnih puteva koje su važne za proces razvoja, uključujući rast stanica i diferencijaciju.

stvarni degradacija ubiquitinated proteina javlja u unutrašnjem komori proteazomu, ali molekule ubikvitin odvojila prvi, tako da se može ponovo koristiti, na proteazomu 26S je velika, a sastoji se od nekoliko podjedinica kompleksa, koji uključuje podjedinice 20S kao proteolitičke jezgru sa regulatornim 19S kompleks vezan za jedan ili oba kraja. Regulatorne podjedinice su uključeni u znak priznanja za oznakom proteina, ubikvitin uklanjanje citat, kao i ATP-ovisna procesa odvijanja proteina i njegove proteolitičke jezgra u pravcu da tunel oblik.

proteolitičke 20S kompleks je bačvasti strukturu koja se sastoji od četiri naslagane jedne na druge prstenaste strukture (abba), od kojih je svaki formira sedam podjedinica. Centralne šupljine katalitičkog strukture sastoji se od ukupno šest proteolitičkih porcije formirana tri različite katalitičke podjedinice svaki b-prsten. To se odnosi na katalitičke podjedinice TV-terminal treonin gidralazam kao IV-terminal treonin ponaša kao nukleofilne katalizator. Međutim, tri različite podjedinice u svakom od dva prstena su različite preferencije u dekolteu peptidnih veza odmah nakon osnovne, hidrofobni i kiselina ostataka.

20S podjedinice hidrolizuje dolazni podloge na fragmente peptida koji se sastoji od 3-30 aminokiselinskih ostataka. Ovi peptid proizvodi su pušteni iz proteazomu u ćeliju, a zatim podvrgnuti hidrolize druge proteaze i aminopeptidases.

propis proteolize u proteazomu javlja na tri nivoa. Prvo, prepoznavanje podloge se može podešavati funkcije koje postavljaju za ciljni protein poliubikvitinirovaniya. Za većinu proteini su nepoznati podloga i uključuju fosforilacija, hidroksilacija prolina ostataka ili identifikaciju signala dekolte sadržane u primarnoj sekvenci. Drugo, regulirano degradacija posebne klase podloge mogu se postići kombiniranjem kompleksi E2 / EZ sa različitim podružnice faktora.

Na primjer, u nekim slučajevima, naime EZ To se mora promijeniti ili "uključen" kroz posttranslaciona modifikacija da se njegov aktivni oblik koji prepoznaje podlogu. U drugim slučajevima, stabilnost proteina supstrata zavisi od njegove povezanosti sa molekularnom pratilje, koje se ponašaju kao elementi otkrivanje i koji služe kao veze sa odgovarajućim ligaze. Konkretno, inzulin smanjuje ubikvitin-proteazomu aktivnost posredovana intracelularne proteaza i kretanje insulinosnizhayuschego enzim 20S proteazomu i 26S. Konačno, ubikvitin-proteazomu put se može upravljati bilo interakcije ili promjene u ekspresiji ubikvitin proteazomu podjedinica.

Jedan primjer za to može se uočiti nakon Intravenske infuzije aminokiselina ili nakon njihovog uvođenja u lumen creva. Povećana isporuka aminokiselina, ali ne i glukoze smanjuje mRNA ekspresije ubikvitin ubikvitinprisoedinyayuschego enzima s molekularnom težinom od 14 kDa, i C9 proteazomu podjedinica u crevne sluzokože.