Ubiquitin

Ubiquitin - Et lite protein som bindes kovalent til proteiner som skal nedbrytes (degraderes), enten fordi de er ødelagt eller det er reguleringsproteiner som skal ha kort levetid. Protein kan også sendes til vakuolen via en ubiquitinering. Protein-ubiquitin-komplekset degraderes av proteaser eller proteasomer. Proteasomene har det aktive på sete inne i en hul kanal slik at det beskytter seg selv mot å bli nedbrutt.

Et protein i cellen har begrenset levetid, og nedbrytning av protein pågår kontinuerlig. Skadet D1-protein i fotosystem II sendes til proteolyse. Det samme gjelder klorofyll ab bindende protein hvis klorofyllsyntesen stopper opp. Ved frøspiring skjer det degradering av frølagringsproteiner.  Hos dyr fraktes proteiner vakuoler kalt lysosomer som inneholder proteaser og peptidaser som bryter ned proteiner til aminosyrer. Proteinkjeden brytes ved spesielle aminosyrer som cystein, aspartat og serin. Vakuolen hos planter inneholder også proteaser men man antar at vakuolen hos planter ikke har noen stor rolle ved proteinnedbrytning bortsett fra ved aldring. Cellene skiller protein som skal nedbrytes fra protein som skal beholdes. Protein kan nedbrytes ved kovalent binding til et polypeptid med 76 aminosyrer kalt ubiquitin i en ATP-avhengig reaksjon. Ubiquitinmerkete proteiner brytes ned i et stort proteinkompleks kalt 26S proteasom. Første trinn i merkingen med ubiquitin er at et enzym E1 katalyserer en ATP-avhengig adenylylering av den C-terminale enden av ubiquitin. Et protein E2 brukes til å overføres ubiquitin til en lysingruppe til proteinet som skal nedbrytes ved hjelp av et enzym E3. Ubiquitin er et lite polypeptid som finnes i alle eukaryoter og har stabil aminosyresekvens.

Ubiquitinering - merking av proteiner med ubiquitin

Ubiquitinering er katalysert av de evolusjonært konserverte proteinene E1, E2 og E3. Enzymet E1 aktiverer ubiquitin og overfører ubiquitinmerke til enzymet E2 i an ATP-avhengig reaksjon. Det skjer en kobling mellom aminosyren cystein i E2 med karboksyterminal ende på glycin i ubiquitin. Enzymet E3 overfører ubiquitin fra E2 til målproteinet som skal merkes for degradering i proteosomene. Ubiquitin blir kovalent bundet,  og ubiquitin-proteinet tres med karboksyterminale inn i hulrommet på proteasomet i en ATP-avhengig reaksjon. Det er et økende antall gener som deltar i dannelse av E1, E2 og E3, og mens pattedyr har ca. 100 E3-gener har planter mer enn 1000 E3-gener.  Etter degradering av målproteinet blir ubiquitin resirkulert via en reguleringspartikkel.

Eksempler på ubiquitinering

I signalveien for plantehormonet gibberellin virker et DELLA-protein som repressor når gibberellin ikke er tilstede. Når gibberellin bindes til reseptoren GID1 som koder for ubiquitinering av GRAS-domenet til DELLA-proteinet. Deretter blir DELLA-repressoren nedbrutt via proteasom og derved kan transkripsjonenen starte. DELLA har fått navn etter enbokstavkodene for aminosyrer (D - asparaginsyre, E - glutaminsyre, L- leucin og A - alanin).  

Lignende fjerning av repressor ved ubiquitinering virker i signalveien for plantehormonet indoleddiksyre, samt for jasmonat som deltar i beskyttelsesforsvaret i plantene. Ubuquitinering deltar også ved gametofyttinkompatibilitet ved pollinering.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:56 - Sist endret 23. apr. 2019 09:23