Ubiquitinierung

Degradierung von Proteinen durch Ubiquitin (auch ubiquitous immunopoietic polypeptide genannt) und Proteasomen. Die Ubiquitisierung (Ubiquitylierung) ist eine vielseitige posttranslationale Modifikation zur Kontrolle des Proteinspiegels in Zellen und zur Modulation des zellulären Zustands, um eine Anpassung unter Stress zu ermöglichen. Tatsächlich ist diese sekundäre Modifikation entscheidend für die zelluläre Reaktion auf DNA-schädigende Stoffe, einschließlich ionisierender Strahlung (IR).

Drei Enzymfamilien sind an der Ubiquitisierung beteiligt:

• E1 (Ubiquitin-aktivierendes Protein)
• E2 (Ubiquitin-konjugierendes Enzym)
• E3 (Ubiquitin-Protein-Ligase).

Es existiert nur ein E1 Enzym. Von der E2 Familie sind ca. 30 Varianten bekannt, von der E3 Familie mehr als 100 Enzyme.

Zunächst wird Ubiquitin durch E1 aktiviert. Danach wird das aktivierte Polypeptid wiederum in eine Thioesterbindung mit E2 überführt. Schließlich wird Ubiquitin durch E3 auf das Zielprotein gebunden.

Grundsätzlich können alle Proteine durch Ubiquitin und Proteasomen abgebaut werden, insbesondere aber Proteine, die an Entzündungsprozessen beteiligt sind oder Proteine, die den Zellzyklus regulieren.

Das durch Ubiquitin gekennzeichnete Protein wird in den fassförmigen Komplex des Proteasoms transferiert, wo der eigentliche Abbau der Proteine in kleinere Peptide erfolgt.

Beispiel: NF-kB ist ein Transkriptionsfaktor für Gene, deren Produkte an Entzündungsreaktionen beteiligt sind. Der Inhbitor von NF-kB kann durch Ubiquitin abgebaut werden; somit wird NF-kB freigesetzt. Dieses kann zur Transkription von Zielgene führen, die für Entzündungsmediatoren kodieren.

1. Yi J et al. (2007) Emerging roles for ubiquitin and protein degradation in neuronal function. Pharmacol Rev 59: 14-39