Miten solu tunnistaa huonot proteiinit ja lähettää ne hajotettavaksi?

Abstract

Ubikitiini-proteasomi-järjestelmä on eukaryootisolujen keskeinen proteiinien hajotusjärjestelmä, joka osallistuu proteiinien laadunvalvontaan ja solun homeostaasin ylläpitoon. Järjestelmän toiminta voidaan jakaa kahteen päävaiheeseen: ubikitinaatioon ja siitä seuraavaan proteolyysiin. Järjestelmässä hajotettavat proteiinit merkitään ubikitiinilla monivaiheisessa entsyymikaskadissa. Tämän jälkeen entsyymit ohjautuvat 26S-proteasomiin hajotettavaksi. Proteasomaalinen hajotus perustuu tarkkaan substraattien tunnistukseen, jossa keskeisessä asemassa ovat degronit eli proteiineissa esiintyvät hajotussignaalit.

Degronit voidaan jakaa N-terminaalisiin, C-terminaalisiin sekä sisäisiin degroneihin niiden sijainnin perusteella. Näitä hajotussignaaleja tunnistavat useat E3-ubikitiiniligaasit ja adaptoriproteiinit. Ne mahdollistavat kohdeproteiinien selektiivisen ubikitinaation ja hajotuksen. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että degronit sekä niitä tunnistavat entsyymit muodostavat rakenteellisesti ja toiminnallisesti erittäin monimuotoisen ja laajasti säädellyn tunnistusjärjestelmän osallistuen proteiinien laadunvalvonnan lisäksi useiden solunsisäisten prosessien säätelyyn.

Proteiinien laadunvalvonta on tärkeässä asemassa solun proteiinitasapainon ylläpidossa, sillä väärin laskostuneet proteiinit voivat muodostaa soluun haitallisia aggregaatteja. Degronit osallistuvat laadunvalvontaan toimien hajotussignaaleina, jotka voivat paljastua virheellisen laskostumisen seurauksena. Lisäksi ubikitiinista riippumattomien hajotusreittien on havaittu osallistuvan solussa esimerkiksi virheellisesti sijoittuneiden proteiinien hävittämiseen.