Ubikvitiini-proteasomireitti on solunsisäinen reitti, jonka avulla solu pystyy sulattamaan vanhoja ja siksi epätodennäköisesti toimivia proteiineja tai proteiineja, jotka olivat epämuodostuneet sellaisenaan. Ilman ubikvitiini-proteasomireittiä seuraavia proteiineja, jotka eivät toimi yhtä tehokkaasti kuin uudemmat proteiinit, solu tuhlaisi arvokkaita biologisia resursseja, mikä vaikuttaisi kielteisesti koko organismiin, olipa kyse sitten yksisoluisesta tai monisoluisesta organismista. solu. Tämä reitti on kaikkialla läsnä – kuten on asianmukaisesti nimetty “ubikvitiini” – ja sitä löytyy organismeista yksisoluisista arkebakteereista ihmisiin.
Ubikvitinaatio on prosessi, joka nimensä mukaisesti osoittaa useimmille soluproteiinimolekyyleille. Kun soluproteiinit kiertävät aineenvaihduntaprosesseja tai muita biologisia syklejä, ne ovat usein ubikvitinoituja käytön ja syklisen toistamisen aikana. Tämä on biologinen indikaattori siitä, kuinka vanha tai kuinka tietty proteiini on. Merkitsemällä proteiinin ubikvitiiniketjuilla, jotka osoittavat, kuinka monta kertaa proteiini on kierretty, solulla on tapa tietää, mitkä proteiinit hajoavat ja jotka pitäisi pilkkoa, jolloin uusi proteiini syntyy kierrätetyistä aminohappoaineista tämän hajoamisen seurauksena.
Joillakin molekyyleillä ubikvitinaatio voi muuttaa proteiinin toimintaa, pitkälti samalla tavalla kuin fosforylaatio. Yksittäinen ubikvitinaatiotapahtuma ei merkitse proteiinia proteasomin kautta tapahtuvaa sulamista varten. Poly-ubikvitinaatio merkitsee kuitenkin proteiinia, joka hajoaa ubikvitiini-proteasomi-reitillä siirtämällä tätä poly-ubikvitinoitua molekyyliä proteasomiin.
Ubikvitiini-proteasomireittiä ohjaa adenosiinitrifosfaatti (ATP), joka on yleinen solunsisäinen energialähde. Ubikvitinaatioon liittyvät entsyymit, kuten E1, E2, E3 ja E4, helpottavat proteiinien ubikvitinaatiota riippumatta siitä, onko kyseinen proteiini merkitty vain kerran vai muuttuuko se poly-ubikvitinoituna. Näissä E1-E4-entsyymiperheissä on monia eri variantteja spesifisistä entsyymeistä. Kun poly-ubikvitinoitu proteiini lopulta reititetään proteasomiin, ATP: tä on myös saatava, jotta proteasomilla olisi tarpeeksi aktivointienergiaa hajottamaan merkittyjen proteiinien sidosten katkaisemiseksi.
Ubikvitiini-proteasomireittiä voidaan siis ajatella solunsisäisenä proteiinin kierrättäjänä. Se hajottaa vanhat tai väärin laskostuneet proteiinit pienemmiksi yksiköiksi – aminohapoiksi tai pieniksi aminohapporyhmiksi – joita solu voi käyttää uusien proteiinien luomiseen. Vaikka poly-ubikvitinaatio on yleisin syy proteasomipohjaisen proteiinin hajoamiseen, proteasomi voi myös hajottaa toimintahäiriöiset tai väärin laskostuneet proteiinit ubikitiinista riippumattomalla tavalla. Koska proteasomilla on hyödyllinen rooli immuunijärjestelmän toiminnassa, proteasomi voi myös hajottaa joitain solunsisäisiä molekyylejä johtuen antigeenin esityksestä solunsisäisen immuunijärjestelmän vasteiden seurauksena.