Ubikvitin-proteosomski put protein kvara

Najbolji (80-90%) kvar intracelularni protein provedena ubikvitin-proteosomski put. Ubikvitina-proteosomski put prisutan u jezgri i u citoplazmi i eukariotskih stanica igra važnu ulogu u razgradnji normalnih i nenormalnih proteina. Ovaj put je odgovoran za kontrolirano degradaciju mnogih proteina, uključujući i one potrebne za kontrolu rasta i stanična proliferacija, diferencijacija stanica, imunoloških i upalnih odgovora, apoptoza i metaboličke adaptacije.

Ubikvitina-proteosomski put obavlja i „ekonomski” funkcija uglavnom cirkulacije proteina i uklanjanje abnormalno proteini s pogrešnim kodiranje, lokaliziran u krivo strukturiran sporednih područja, ili na drugi način ošteti izvađen iz djelovanja. Ubikvitina-proteasomalni put igra ključnu ulogu u kontroli mišićne mase, a njegova aktivnost je povećana u kaheksija. Ovaj put također igra značajnu ulogu u obnovi mišića i pregradnja.

Ubikvitina-proteosomski put To se može promatrati kao niz od tri postupka:
(1) prepoznavanje proteina supstrata na starenje;
(2) kovalentno vezanje Poliubikvitinski lanaca kao proteinske oznake za raspadanja;
(3) 2500 kD proteoliza proteinski kompleks, naziva proteazoma 26S.

prepoznavanje proteina, namijenjen razgradnje se obično izvodi:
(1) u skladu s nekim strukturnim promjenama proteina, uključujući učinke na specifične sekvencije aminokiselina koje se krije u normalnih post-translacijske modifikacije, kao što su fosforilaciju ili hidroksilacija;
(2) za spajanje ili na otpuštanje liganada;
(3) interakciju s proteinom ili adaptera chaperone (npr izvoz pogrešno savijenog proteina po pratiocima u citosolu EPR);
(4) specifična oštećenja javljaju u proteinima oksidacijom ili nitrosylation.

Osim toga, prisutnost specifičnih "destabilizirajući„Ostaci iV-krajnji dio oznake peptida koji su dizajnirani za cijepanje (tj s kratkim poluživotom). Međutim, treba napomenuti da je prije podvrgavanja cijepanje, nisu svi proteini proizvedeni ubiquitin oznaku.

Nasuprot tome, neki proteini Cijepanje 20s glavni proteasomalni. Svrha ovog modela je nejasno cijepanje, ali čini se da se događa s proteine ​​koji imaju jasno nestrukturiranih regija, dajući proteina veću nestabilnost.

Nakon što se protein identificiran je kao supstrat do razgradnje, što je snabdjeven s označenim kovalentno ubikvitin. Ubikvitin - bjelančevina prisutna u svim tipovima stanica, a sastoji se od ostataka 76 aminokiselinskih uključujući C-terminalni glicin i lizin ostataka na poziciji 48. ubikvitin kovalentno vezan na protein namijenjen za razgradnju u seriji od tri reakcije katalizirane pomoću enzima poznatih kao E1 (ubikvitinaktiviruyuschy enzima), E2 (ubikvitinprisoedinyayuschy enzima) i E3 (ubikvitinsvyazyvayuschy enzima).

tamo Dvije izoforme E1, Nekoliko izoforme E2 i E3 je vrlo velik broj enzima, čime za određene supstrate mnogim tkivima i regulaciji ovog procesa.

prva molekula ubikvitina aktivira vezanjem na E1 je ovisan o ATP reakciji, i zatim preneseni na ubikvitinske E2 fragment. A E1 i E2 su aktivna mjesta iz cisteinskih ostataka koji tvore tioesteri s C-terminalnim glicinskim ostatkom ubikvitin. Konačno, ubikvitin spojen E2 se prenosi izravno ili kroz unutarnji E3 lizilovomu ostatka na proteinskom supstratu.

E3 igra važnu ulogu u prepoznavanju supstrat proteina za cijepanje i u regulaciji formiranje kompleksa supstrata E2 / E3. Na sličan način dalje ubikvitin molekule vezan na supstrat koji ima jednu molekulu vezan ubiquitin tvoreći isopeptide veza između C-terminalnog ostatka glicina u ubikvitin molekule i lizina se nalazi na položaju 48 prije dodano ubikvitin molekule.

potreban lanac najmanje četiri molekule ubikvitina za proteine ​​nekoliko molekula označeni ubikvitin lako prepoznati su i usmjerene na 26S proteazoma cijepanje. Nedavno je provedeno je domena za vezanje aktivnosti i ubikvitina. Važno je da postupak ubikvintinacija reverzibilna, uz prisutnost Odvajanje procesa koji se javlja klasu cistein proteaza zove deubikvitiniruyuschimi enzima.

djelatnost deubikvitiniruyuschego enzim To je za eliminiranje povezivanja za ubikvitin, ubikvitina obradu prekursora, koji povezuje lance i ponovo ubikvitin ubikvitin. Ovi procesi su odgovorni za reguliranje nekoliko signalnih puteva koji su važni za proces razvoja, uključujući rast i diferencijaciju stanica.

stvarni Degradacija proteina ubikvitiniraju pojavljuje u unutarnjoj komori proteasoma, a molekule ubikvitina otcijepiti prvi, tako da se može ponovno koristiti, a proteazoma 26S je velika, koji se sastoji od nekoliko podjedinica kompleksa, koji uključuje podjedinice 20S kao proteolitičke jezgre s regulatornim 19S složenih vezana na jedan ili oba kraja. Regulatorne podjedinice su uključeni u prepoznavanju označenih proteina, ubikvitin uklanjanje oznaka, kao i o ATP ovisne procesa odvijanja proteina i njegova proteolitičku jezgre u smjeru koji ima oblik tunela.

proteolitičke 20S kompleks je struktura bačvastog sastoji od četiri naslagani jedan na drugi prstenastim strukturama (Aba), od kojih je svaka formirana od sedam podjedinica. Središnja šupljina katalitičke strukture obuhvaća ukupno šest dijelova proteolitičkih formira tri različite katalitičke podjedinice svakog b-prstena. Te se odnose na katalitičko podjedinica TV-terminalni treonin gidralazam kao iV-terminalnim treonin djeluje kao nukleofilnim katalizatora. Međutim, tri različite podjedinice u svakom od dva prstena su različite preferencije za cijepanje peptidne veze neposredno nakon osnovnih, hidrofobnih i kiselinskih ostataka.

20S podjedinica hidroliziraju dolazne supstrat u peptidnih fragmenata koji se sastoje od 3-30 aminokiselinskih ostataka. Ti peptidni proizvodi se oslobađaju iz proteasoma u stanici, a zatim podvrgnut hidrolizi i drugih proteaza aminopeptidazama.

regulacija protcoliza u proteasoma pojavljuje na tri razine. Prvo, priznanje supstrata je podesiva funkcija postavljanje za ciljni protein poliubikvitinirovaniya. Većini proteina su nepoznati supstrati i uključuje fosforilaciju, hidroksilaciju prolina ili cijepanje identifikaciju signala koji se nalazi u primarnoj sekvenci. Drugo, regulirano degradacija pojedinih klasa podlogama može se postići kombiniranjem kompleksa E2 / EZ s raznim pomoćnim čimbenicima.

Na primjer, u nekim slučajevima, naime EZ To se mora promijeniti ili „prebacio” kroz post-translacijske modifikacije preuzeti svoj aktivni oblik koji prepoznaje supstrat. U drugim slučajevima, stabilnost proteina podloge ovisi o njegovoj povezanosti s molekularnim pratiocima, koji djeluju kao elementi za detekciju i koji služi kao veza s odgovarajućim ligases. Osobito inzulin smanjuje ubiquitin-proteasoma djelovanje, posredovano sa unutarstaničnim proteaza i pokreta insulinosnizhayuschego enzima 20s proteasoma i 26S. Konačno, ubikvitin-proteosomski put može se kontrolirati bilo interakcije ili promjene u ekspresiji ubikvitinske proteasome podjedinica.

Primjer za to može se vidjeti nakon Intravenska infuzija aminokiselina ili nakon njihova uvođenja u lumenu crijeva. Povećana isporuka aminokiselina, ali ne i glukoza smanjuje ekspresiju mRNA za ubikvitin ubikvitinprisoedinyayuschego enzima s molekulskom masom od 14 kDa, a C9 proteasoma podjedinica u crijevnu sluznicu.