Les cellules eucaryotes peuvent dégrader les protéines par plusieurs voies. L’une des plus importantes d’entre elles est la voie ubiquitine-protéasome. Elle aide la cellule à éliminer les protéines cytoplasmiques mal repliées, endommagées ou injustifiées, d’une manière très spécifique.
Dans cette voie, les protéines cibles sont d’abord marquées avec de petites protéines appelées ubiquitine. Une série d’enzymes effectuent l’ubiquitination des protéines cibles – E1 (enzyme d’activation de l’ubiquitine), E2 (enzyme de conjugaison de l’ubiquitine) et E3 (ubiquitine ligase). La synergie de ces trois enzymes aide à attacher les molécules d’ubiquitine aux protéines cibles de manière covalente.
Le protéasome, une grande protéase multi-sous-unités, peut donc différencier une protéine saine d’une protéine cible en reconnaissant la chaîne d’ubiquitine sur la protéine cible. Une fois que le protéasome reconnaît la chaîne d’ubiquitine, il déplie la protéine cible et la dégrade finalement. Les peptides restants de la protéine substrat sont ensuite libérés dans le cytosol pour un traitement ultérieur.
La destruction ciblée des protéines est essentielle au bien-être de la cellule, et toute altération de la voie ubiquitine-protéasome peut entraîner une maladie. Par exemple, si les protéines mal repliées ne sont pas dégradées, elles forment des agrégats de protéines dans le cytoplasme. De tels agrégats de protéines peuvent entraîner des troubles neurodégénératifs importants tels que Parkinson, Huntington et Alzheimer.
Au contraire, un contrôle de qualité excessif par la voie ubiquitine-protéasome peut également conduire à la maladie. Par exemple, la destruction de canaux ioniques chlorure mal repliés mais partiellement fonctionnels conduit à la mucoviscidose, une maladie potentiellement mortelle chez l’homme.
