Razčlenitev Pot protein ubikvitin-proteasoma

Večina (80-90%) Razčlenitev znotrajcelične beljakovine izvedemo ubikvitin-proteasoma pot. ubikvitin-proteasoma steze je prisoten v jedru in citoplazmi evkariontskih celic in igra pomembno vlogo pri razgradnji normalnih in nenormalnih proteinov. Ta pot je odgovoren za kontrolirano razgradnjo številnih proteinov, vključno s tistimi, potrebne za krmiljenje rasti in celične proliferacije, diferenciacije celic, imunske in vnetne odzive, apoptoza in presnovnega prilagajanja.

ubikvitin-proteasoma steze opravlja tudi "gospodarsko" funkcijo predvsem v obtoku beljakovin in odpravo nenormalno proteini z napačno kodiranje, napačno zgibanih lokaliziran v manj pomembnih mestih, poškodovano ali drugače vzeti iz delovanja. ubikvitin-proteasoma steze igra ključno vlogo pri nadzoru mišične mase in njegova aktivnost je razširjen v kaheksije. Ta pristop prav tako igra pomembno vlogo pri obnavljanju mišic in preoblikovanje.

ubikvitin-proteasoma steze To lahko razumemo kot zaporedje treh procesov:
(1) priznavanje beljakovinskega substrata razpadni;
(2) Kovalentna vezava polyubiquitin verig kot protein oznako za gnilobo;
(3) proteoliza 2500 kD protein kompleks, ki se imenuje proteasoma 26s.

priznanje beljakovine, namenjena razgradnji običajno izvedemo:
(1) po nekaterih strukturnih sprememb proteina, vključno z učinki na zaporedju specifična amino kislina, ki je skrit v normalnih posttranslacijske modifikacije, kot fosforilacijo ali hidroksilacijo;
(2) za spajanje sprostitve njegovih ligandov;
(3) interakcija z adapterjem proteina ali spremljevalca (npr izvozne napačno zgibanih proteinov z chaperones v citosol EPR);
(4) Specifična škodo, ki nastane v proteinu z oksidacijo ali nitrozilacijo.

Poleg tega prisotnost specifičnih "rušila"Ostanki N-končni del peptida znamke zasnovan za cepitev (to je s kratko razpolovno dobo). Vendar pa je treba opozoriti, da je, preden se opravi razdelitev, ne vsi proteini proizvajajo ubikvitinom oznako.

V nasprotju s tem pa so nekateri proteini cepitev z 20S Glavni proteasoma. Namen tega modela je jasno delitev, vendar se zdi, da se dogaja s proteini, ki imajo jasno nestrukturiranih regije, ki daje beljakovin večjo nestabilnost.

Po protein ugotovljeno, substrat degradacije, je opremljena s kovalentno oznako ubikvitinom. Ubikvitina - protein prisoten v vseh vrstah celic in je sestavljen iz ostankov 76 aminokislinskih vključno s C-terminalni glicin in lizinski ostanek pri legi 48. ubikvitina kovalentno vezan na protein, namenjenih za razgradnjo v nizu treh reakcij z encimi, znanih kot katalizira E1 (ubikvitinaktiviruyuschy encim), E2 (ubikvitinprisoedinyayuschy encim) in E3 (ubikvitinsvyazyvayuschy encim).

tam Dve izooblike E1, Več izooblike E2 in E3 je zelo veliko število encimov, ki omogoča posebne substrati mnogih tkivih in ureditev tega procesa.

prva molekula ubikvitin aktivira z vezavo na reakcijo ATP-odvisen E1 in nato prenesli v ubikvitinom E2 fragment. In E1 in E2 sta aktivni mesti cisteinskih ostankov, ki tvorijo tioestre z ostankom C-terminalni glicinski ubikvitina. Nazadnje ubikvitin združena, da E2 prenaša neposredno ali skozi notranji E3 lizilovomu ostanka na substrat beljakovin.

E3 igra pomembno vlogo pri priznavanju proteinski substrat za cepitev in pri regulaciji tvorbo substrata kompleksnega E2 / E3. Na podoben način se nadalje ubikvitina molekule vezan na substrat, ki ima eno vezano ubikvitina molekulo, ki tvori isopeptide povezav med ostankom glicinskega C-terminalni ubikvitinske molekule in lizin, ki je na položaju 48 do dodane ubikvitin molekule.

potrebna verige vsaj štiri molekule ubikvitin proteine ​​več molekul označeni ubikvitina so zlahka prepoznajo in so usmerjene k 26S proteazoma cepitev. V zadnjem času, raziskava je bila zavezujoča področja dejavnosti in ubikvitinom. Pomembno je, da je postopek ubikvitinacije je reverzibilna, s prisotnostjo prekinjanje postopka, ki se izvaja razred cisteinskih proteinaz, imenovanih deubikvitiniruyuschimi encimi.

dejavnost deubikvitiniruyuschego encim To je odpraviti vezavo na ubikvitin, ubikvitina obdelavo prekurzor, ki povezuje ubikvitina verig in ponovno ubikvitinom. Ti procesi so odgovorni za urejanje več signalnih poti, ki so pomembne za proces razvoja, vključno s celično rast in diferenciacijo.

dejanska razgradnja ubiquitinated proteinov pojavlja v notranjo komoro proteasoma, vendar molekule ubikvitin odcepimo najprej, tako da je mogoče ponovno uporabiti, proteasoma 26S je velik, sestavljen iz več podenot kompleksa, ki vključuje podenoti 20S kot proteolitske jedro z regulatornimi 19S kompleksnih vezanih na enem ali obeh koncih. Regulativne podenote sodelujejo pri priznavanju označenih proteinov, ubikvitin oznako za odstranitev, kot tudi ATP-odvisne procesi odvijajo proteina in njegovega proteolitsko jedra v smeri, ki ima obliko tunela.

proteolytic 20S kompleks je sod podobna struktura sestavljena iz štirih drugo na drugih obročastih struktur (Aba), od katerih je vsak tvorjen z sedem podenot. Osrednji vdolbina katalitskega strukture obsega skupno šest proteolitičnih odsekov tvorjen tri ločene katalitične podenote vsak B-obroča. Ta se nanašajo na katalitsko podenotah TV-terminalni treonin gidralazam kot N-terminalnih treonin deluje kot nukleofilno katalizatorja. Vendar tri različne podenote v vsakem od obeh plošč so različne nastavitve v cepitve peptidnih vezi neposredno po osnovnih, hidrofobnih in kislinskih ostankov.

20S podenote hidrolizira dohodni substrata v peptidnih fragmentov, ki so sestavljeni iz 3-30 aminokislinskih ostankov. Ti peptidne proizvodi sprostijo iz proteasoma v celici in nato do hidrolize druge proteaze in aminopeptidaz.

predpis proteolize v proteasoma pojavi na treh ravneh. Prvič, priznanje substrata nastavljive funkcije, določeni za cilj beljakovin poliubikvitinirovaniya je. Za večino proteinov so neznani substrati in vključujejo fosforilacija, hidroksiliranje prolinskega ostanka ali določanje signala cepitev vsebovane v primarni sekvenci. Drugič, lahko reguliramo razgradnja določene vrste substratov mogoče doseči s kombiniranjem komplekse E2 / EZ z različnimi odvisnih faktorjev.

Na primer, v nekaterih primerih, sicer EZ To je treba spremeniti ali "prešli" s post-translacijsko modifikacijo, da sprejme svojo aktivno obliko, ki priznava substrat. V drugih primerih, stabilnost substrata beljakovin odvisna od njegove povezave z molekulsko chaperones, ki delujejo kot elementi za odkrivanje in ki služijo kot povezave z ustreznimi ligaze. Zlasti insulina zmanjša ubikvitin-proteasoma aktivnost posredovane z znotrajceličnih proteaze in pretoku insulinosnizhayuschego encima 20s proteazoma in 26S. Končno lahko ubikvitin-proteasoma pot se krmili bodisi interakcije ali spremembe v izražanju ubikvitin proteasomskih podenot.

Primer tega je mogoče opaziti po Intravenska infuzija aminokislin ali po vnosu črevesnem lumnu. Povečana dostavo aminokislin, vendar ne glukoze zmanjša mRNA ekspresije ubikvitin ubikvitinprisoedinyayuschego encim z molekulsko maso 14 kDa, in C9 proteasoma podenote v črevesni sluznici.