1 Понятие об убиквитин зависимой деградации белков
2 Стадии убиквитин зависимой деградации белков
3 Протеосома
4 Отщепление убиквитина из оддуктов
5 Биологический смысл убиквитин зависимой деградации белков
Список использованных источников
1 ПОНЯТИЕ ОБ УБИКВИТИН ЗАВИСИМОЙ ДЕГРАДАЦИИ БЕЛКОВ
Деградация белков – означает разложение белков. Долгое время внутриклеточная деградация белков считалась неспецифическим случайным процессом. В данной области настоящим прорывом явилось открытие убиквитинового сигнального пути, в рамках которого сперва осуществляется присоединение к белку «цепочки» молекул убиквитина (небольшого пептида), а затем деградация белка с помощью белкового комплекса – протеосомы. Именно навешенная в определенный момент полиубиквитиновая цепочка является сигналом, свидетельствующем о деградации конкретного белка. Осуществляется жесткий контроль процесса внутриклеточного протеолиза.
К субстратам специфического протеолиза относятся:
- регуляторы клеточного цикла;
- компоненты различных сигнальных путей;
- мутантные белки и белки, которые были повреждены посттрансляционно.
2 СТАДИИ УБИКВИТИН ЗАВИСИМОЙ ДЕГРАДАЦИИ БЕЛКОВ
Деградация белка по убиквитиновому пути включает две основные стадии:
1. Ковалентное присоединение к подлежащему деградации белку полиубиквитиновой цепи.
2. Деградация белка 26S протеосомой.
Убиквитин является полипептидом, который содержит 76 аминокислотных остатков. Присоединение убиквитина к белку осуществляется при участии трех групп ферментов Е1, Е2 и Е3:
1) Убиквитин-активирующий фермент (E1) связывает убиквитин, гидролизует ATP и образует тиоэфирную связь между AMP и убиквитином с последующим переносом молекулы убиквитина на один из своих остатков Cys.
3 ПРОТЕОСОМА
Протеосома (рисунок 2) — комплекс нелизосомных мультикаталитических протеиназ, широко распространённых в цитоплазме клеток эукариот. Протеосомы осуществляют большую часть цитозольного протеолиза. 26S-протеосома содержит каталитическое ядро 20S с Mr 700 кД, которое осуществляет АТФ-зависимую деградацию убиквитинированных белков. 20S-комплекс построен из четырёх колец: αββα. Каждое из колец состоит из 7 субъединиц. Эти субъединицы кодируются 14 генами: 7 кодируют разные α, 7 — разные β-субъединицы. В β-кольцах локализованы три каталитических сайта, каждый из которых построен из двух одинаковых β-субъединиц. 20S-комплекс состоит из 14 субъединиц, представляющих собой различные протеазы.
4 ВЫЩЕПЛЕНИЕ УБИКВИТИНА ИЗ АДДУКТОВ
В некоторых ситуациях клетке необходимо осуществить выщепление убиквитина из образуемых им аддуктов. В частности, возникает необходимость отщепления убиквитина от продуктов протеолиза, от белков, к которым он был присоединен по ошибке. Синтез убиквитина также осуществляется в виде линейного полипредшественника, в результате возникает необходимость нарезать из него функциональные молекулы. При этом на C-конце последнего мономера полипредшественника закодирован дополнительный аминокислотный остаток, блокирующий активный глицерин, в связи с чем его необходимо отщепить. Существует два рибосомальных белка, на N-конце которых осуществляется кодировка убиквитина. Таким образом, осуществляется таргетинг указанных белков к рибосоме. Соответственно, после того, как вышеупомянутые белки будут включены в рибосомальный комплекс, необходимо отщепить убиквитин.
5 БИОЛОГИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УБИКТИВИН ЗАВИСИМОЙ ДЕГРАДАЦИИ БЕЛКОВ
Убиквитин зависимый протеолиз существует только у эукариот (отсутствует у прокариот и архей). В то же время у прокариот и архей есть АТФ-зависимые протеазы, принципиально схожие с 26S протеосомой: состоят из двух кэпирующих субъединиц, ответственных за узнавание субстрата и обладающих АТФазной активностью и каталитической субъединицы – цилиндра. Их основное отличие от 26S протеосомы состоит в том, что кэпирующая субъединица узнает непосредственно субстрат – определённый мотив в структуре белка, говорящий о том, что он подлежит деградации. Из-за этого число потенциальных субстратов ограничено. Таким образом, первое преимущество убиквитинирования – увеличение числа потенциальных субстратов за счет большого количества ферментов осуществляющих убиквитинирование и возможности их комбинирования.
1. Ротанова, Т. В. Энергозависимый селективный внутриклеточный протеолиз. Строение, активные центры и специфичность АТР-зависимых протеиназ / Т. В. Ротанова // Вопросы медицинской химии. – 2001. – Т. 47. - № 1. – С. 3-19.
2. Баль, Н. В. Роль оксида азота в синаптической пластичности и деградации белков в нейронах: диссертация... кандидата биологических наук: 03.03.01 / Баль Н. В. – М., 2017. - 111 с.
3. Ciechanover, A. Почему наши белки должны умирать, чтобы мы жили? Протеолитическаясистема убиквитина: механизмы – патогенез – лечение / А. Ciechanover // Вестник Союза физиологических обществ стран СНГ. – 2012. – Т. 2. - № 1. – С. 1-14.
4. Сорокин, А. В. Протеосомная система деградации и процессинга белков / А. В. Сорокин, Е. Р. Ким, Л. П. Овчинников // Успехи биологической химии. – Т. 49. – 2009. – С. 3-76.
5. Баль, Н. В. Убиквитин/зависимый распад белков необходим для долговременной пластичности и памяти / Н. В. Баль, П. М. Балабан // Нейрохимия. – 2015. – Т. 32. - № 4. – С. 275-284.
6. Ермолаева, М. Протеолитическая деградация белков в клетке / М. Ермолаева [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1159022.
7. Убиквитин-протеасомный путь распада белков [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://meduniver.com/Medical/Physiology/ubikvitin-proteasomnii_put_raspada_belkov.html.
