Эукариотические клетки могут расщеплять белки несколькими путями. Одним из наиболее важных из них является убиквитин-протеасомный путь. Он помогает клетке высокоспецифичным образом устранять неправильно свернутые, поврежденные или нежелательные цитоплазматические белки.
На этом пути целевые белки сначала маркируются небольшими белками, называемыми убиквитином. Ряд ферментов выполняет убиквитинирование целевых белков – E1 (убиквитин-активирующий фермент), E2 (убиквитин-конъюгирующий фермент) и E3 (убиквитинлигаза). Синергия всех этих трех ферментов помогает ковалентно прикреплять молекулы убиквитина к целевым белкам.
Протеасома, большая мультисубъединичная протеаза, может, распознавая убиквитиновую цепь на целевом белке, таким образом различать здоровый белок и целевой белок. Как только протеасома распознает убиквитиновую цепь, она разворачивает целевой белок и в конечном итоге разрушает его. Оставшиеся пептиды белка-субстрата затем высвобождаются в цитозоль для дальнейшего процессинга.
Целенаправленное разрушение белков имеет решающее значение для благополучия клетки, и любые изменения в убиквитин-протеасомном пути могут привести к заболеванию. Например, если неправильно свернутые белки не разлагаются, они образуют белковые агрегаты в цитоплазме. Такие белковые агрегаты могут приводить к выраженным нейродегенеративным расстройствам, таким как болезни Паркинсона, Хантингтона и Альцгеймера.
Напротив, избыточный контроль качества убиквитин-протеасомным путем также может привести к заболеванию. Например, разрушение неправильно свернутых, но частично функциональных каналов хлорид-ионов приводит к муковисцидозу, опасному для жизни заболеванию у людей.
