биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Вездесущий убиквитин

[7 февраля, 2009 г.]

Убиквитин — один из самых распространённых белков в природе. Он синтезируется во всех эукариотических клетках — от дрожжей до человека, а у человека — от клеток кожи до нейронов. Пика известности этот белок достиг в 1980-х, когда обнаружилось, что убиквитинилирование является «поцелуем смерти» для белков. Действительно, одна из форм убиквитина является маркером деградации выполнивших свою функцию или «поломанных» белков. Потом было обнаружено и второе, противоположное (!), его свойство — убиквитинилирование белков ряда сигнальных путей регулирует их активность и, в результате, опосредует передачу сигнала в ядро. Наконец, недавно было открыто, что функции убиквитина распространяются и на регулирование аппарата ядра: показана его роль в регулировании транскрипции генов путём модификации РНК-полимеразного комплекса.

Убиквитин — небольшой белок (74 аминокислотных остатка, 8.5 кДа), открытый в 1975 году [1]. Главной загадкой долгое время оставалось то, что он высококонсервативен у всех эукариот, и синтезируется буквально везде (отсюда и название: англ. ubiquitous — присутствующий везде). Долгое время таинственный белок ускользал от исследователей, и понять его функцию не удавалось. И вот, наконец, в 1980 г. был открыт удивительный феномен — убиквитин является молекулярной «меткой смерти»! Им метятся клеточные белки, которые по той или иной причине направляются на деградацию в специальные клеточные органеллы — протеасомы. Авторы этого открытия — израильтяне Аарон Чихановер (Aaron Ciechanover), Аврам Хершко (Avram Hershko) и американец Ирвин Розе (Irwin Rose) — в 2004 году получили Нобелевскую премию по химии. И не зря.

Обнаружилось, что в роли «метки смерти» выступает не одна молекула убиквитина, а их полимер (т. е. убиквитин–убиквитин–убиквитин–...–убиквитин). Есть два типа таких полимеров, которые различаются по способу сшивки молекул между собой: сшивка может происходить через боковые цепи 48-го или 63-го остатка лизина. Оказалось, что «смертельный» для белков убиквитин — это полимер, сшитый через 48-й лизиновый остаток. Однако намного более интересным оказался полимер убиквитина-63 (в котором мономеры сшиты между собой через 63-й остаток). Он выполняет множественные регуляторные функции — активацию или ингибирование активности белков, участвует в их транспорте или процессинге, но никак не деградации. До сих пор нет стройной теории, объяснявшей бы, по какому механизму всё это работает.

С каждым годом свидетельства о важной «жизненной» роли убиквитина растут. Буквально все основные процессы регулируются посредством убиквитинилирования-63: по частоте встречаемости эта модификация не уступает фосфорилированию. Любой гормон, любое внешнее воздействие, любой межклеточный «сигнал» приводят к каскадам убиквитинилирования–деубиквитинилирования сигнальных молекул — начиная с находящихся в плазматической мембране и заканчивая ядром клетки.

И вот теперь оказывается, что на этом всё не заканчивается. Недавно опубликована работа [2], в которой описывается дополнительная роль убиквитина — регулирование транскрипционного аппарата путём модификаций РНК-полимеразного комплекса. В принципе, это было ожидаемым — уже давно понятно, что убиквитинилирование является универсальным клеточным переключателем, и участие его вряд ли ограничивается одними только сигнал-передающими каскадами — просто они исследуются сегодня наиболее интенсивно. Выделить эту работу хочется именно по этому поводу — это одна из первых неклассических функций убиквитина — в ядре, а не в цитоплазме; с РНК-полимеразой, а не с классическими мишенями (киназы и фосфорилазы); регулирует передачу сигнала не к ядру, а скорее наоборот — из ядра в цитоплазму [3].

Отметим, что большого прорыва пока не произошло: слишком многое ещё предстоит выяснить. Однако авторы первыми очертили новую область, в которой стоит искать новый след убиквитина. С этого момента следует ожидать новую волну публикаций по участию убиквитина в регуляции трансляции, метаболизма, а также, наверное, его внеклеточной активности. Таков прогноз «биомолекулы»: нам ещё не раз предстоит услышать о самом распространённом белке в клетке — о вездесущем убиквитине.

Продолжение истории - в статье «Вездесущий убиквитин» возвращается.

Литература

  1. Schlesinger D.H., Goldstein G., Niall H.D. (1975). The complete amino acid sequence of ubiquitin, an adenylate cyclase stimulating polypeptide probably universal in living cells. Biochemistry 14, 2214–2218 (в интернете);
  2. Daulny A., Geng F., Muratani M., Geisinger J.M., Salghetti S.E., Tansey W.P. (2008). Modulation of RNA polymerase II subunit composition by ubiquitylation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 19649–19654 (в интернете);
  3. ScienceDaily — “Scientists Discover New Way In Which Ubiquitin Modifies Transcriptional Machinery”.

Автор: Старокадомский Петр.

Число просмотров: 3802.

Вернуться в раздел «Новости»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

У полимера два конца?

Чугунов Антон — 7 февраля, 2009 г. 08:38. (ссылка) (свернуть ветвь)

У меня вот сразу дилетантский вопрос возник: как полимер может образовываться путём сшивки через 48-й остаток (или 63-й, если уж на то пошло)? Ведь у полимера есть «голова» и «хвост», а в убиквитине же по одному 48-му и 63-му остатку? Получается, что он только димер образовать может.
В чём моя ошибка?

(ответить)

Re: У полимера два конца?

Старокадомский Петр — 7 февраля, 2009 г. 19:28. (ссылка)

Первый сайт связывания на выбор клеточных убиквитин-лигаз: 48 или 63 лизины. Второй - С-конец (глицин). На самом деле кроме чистых Ub(48) и Ub(63)-полимеров есть бесконечное множество полимеров смешанных типов - но это уже совсем другая история.

(ответить)

Re: У полимера два конца?

Старокадомский Петр — 7 февраля, 2009 г. 19:27. (ссылка)

Первый сайт связывания на выбор клеточных убиквитин-лигаз: 48 или 63 лизины. Второй - С-конец (глицин). На самом деле кроме чистых Ub(48) и Ub(63)-полимеров есть бесконечное множество полимеров смешанных типов - но это уже совсем другая история.

(ответить)

V. _ — 7 февраля, 2009 г. 18:53. (ссылка) (свернуть ветвь)

две мелочи: во-первых, не 47й лизин, а 48й. Во-вторых, это в английском языке используются два варианта термина - ubiquitination либо ubiquitylation, но я не вижу смысла в русском делать из них более длинный убиквитинилирование (сам я употребляю убиквитинирование)

(ответить)

Натальин Павел — 9 февраля, 2009 г. 10:05. (ссылка) (свернуть ветвь)

Потому что присоединяется остаток убиквитина - убиквитинил (ср. фосфорил, ацил, рибозил, метил и т.д.), номенклатура, позаимствована из орг. химии. На самом деле, мне, например, не известно, как биохимический ИЮПАК рекомендует называть случае убиквитина, но 100 -инилирование --- НЕ неправильно, когда как -нирование под вопросом.

(ответить)

V.__ — 9 февраля, 2009 г. 10:29. (ссылка) (свернуть ветвь)

ну тогда уж, по этим правилам, должно быть как раз убиквитилирование (и остаток - убиквитил). IUPAC, насколько я понимаю, регулирует только английские названия, а уж на русский переводить - либо держаться как можно ближе к английскому оригиналу, либо использовать то, что уже прижилось. По распространённости употребления в интернете "-инил-" гораздо реже чем "-ин-/-ил-" (а уж в английском варианте и подавно). Но вообще всё это казуистика, конечно :)

(ответить)

Натальин Павел — 10 февраля, 2009 г. 12:26. (ссылка)

Что остаток убиквитил, а не убиквитинил -- это верно. Поэтому пусть будет убиквитилирование. А вот то, что номенклатура это казуистика, я не согласен. С позиций чисто эстетических.

(ответить)

Старокадомский Петр — 7 февраля, 2009 г. 19:25. (ссылка)

Конечно 48-й, бес попутал, спасибо за поправку.
На счет убиквитинирования и убиквитинилирования - как ра перед Вашим комментарией у нас был спор с редактором по этому поводу. Сошлись на том, что в русском языке более традиционно "длинная" форма (хотя я, как и Вы, предпочитаю более короткое убиквитинирование).

(ответить)

Re: У полимера два конца?

V. _ — 7 февраля, 2009 г. 18:50. (ссылка)

это у "первого" убиквитина для присоединения задействован лизиновый остаток, а у "второго", который к первому пришивается - C-концевой глицин.

(ответить)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.