¿Qué es la ubiquitinación de las proteínas?

La ubiquitinación de las proteínas es un proceso regulador que ocurre dentro de una célula para degradar las moléculas de proteínas. Durante el proceso, las pequeñas proteínas conocidas como ubiquitinas se unen a las moléculas de proteína que se van a degradar. Estas moléculas de ubiquitina señalan efectivamente a la proteína para la degradación por un proteosoma o degradador de proteínas. Hay varios pasos en la ubiquitinación de las proteínas, todos los cuales son importantes para los procesos celulares normales, ya que las células crean y degradan constantemente nuevas proteínas en respuesta a los cambios ambientales.

Primero, la molécula de ubiquitina debe activarse para marcar otras proteínas, un paso que se logra mediante la enzima activadora de ubiquitina, E ₁ . Este paso en la ubiquitinación de las proteínas depende de la energía, lo que significa que requiere que la célula gaste energía a través del trifosfato de adenosina (ATP). E ₂ , o enzima conjugadora de ubiquitina, se usa en el segundo paso del proceso, donde ocurre otra reacción química conocida como transtioesterificación.

Una vez que la ubiquitina ha pasado estos dos pasos, se une a E ₃ , o ligasa de ubiquitina-proteína. Hay más de 100 enzimas E ₃ en las células humanas, cada una de las cuales es específica para una proteína, conocida como el sustrato o proteína objetivo. Como también hay muchas moléculas E ₂ , las diversas combinaciones de las tres enzimas principales permiten un alto nivel de especificidad para cada sustrato. Esto ayuda a una célula a monitorear cuidadosamente las condiciones intracelulares y racionalizar el proceso de selección de proteínas para la degradación. La enzima E3 activada se unirá tanto al sustrato como a la molécula de ubiquitina, uniendo las dos moléculas y llevando a cabo la ubiquitinación de las proteínas en toda la célula.

Por lo general, se necesitan al menos tres o cuatro moléculas de ubiquitina para indicar que el proteosoma degrada el sustrato de la proteína. La ubiquitinación adicional de las proteínas a menudo se puede lograr con el mismo E ₃ que inicia la primera adición de una molécula de ubiquitina. Una vez que el sustrato tiene una cadena de ubiquitina suficientemente larga, el proteosoma lo envolverá y lo degradará nuevamente en aminoácidos, los bloques de construcción para proteínas más grandes.

La ubiquitinación de las proteínas no siempre señala una molécula para la degradación. Las moléculas de ubiquitina a veces dirigen un sustrato para que se mueva a otra parte de la célula, mientras que otras veces simplemente alteran su función. Cuando la ubiquitina se usa para estos fines de señal, generalmente está presente como una sola unidad conectada, aunque hay algunos casos raros en los que más de una molécula de ubiquitina aún actuará para modificar, en lugar de degradar. Las células también contienen enzimas especiales conocidas como deubiquitinasas que pueden eliminar las moléculas de ubiquitina de las proteínas marcadas y revertir el proceso.