La via ubiquitina-proteasoma è una via intracellulare che consente a una cellula di digerire le proteine ??che sono vecchie e quindi probabilmente non funzionano bene, o le proteine ??che sono state malformate al momento della loro creazione. Senza il percorso ubiquitina-proteasoma che traccia le proteine ??che non funzionano con la stessa efficacia delle nuove proteine, una cellula finirebbe per sprecare preziose risorse biologiche, che avrebbero un effetto negativo sull’intero organismo, sia che l’organismo sia unicellulare o multi- cellulare. Questo percorso è onnipresente – come è giustamente chiamato “ubiquitin” – e può essere trovato in organismi che vanno dagli archaebacteria unicellulari agli esseri umani.
L’ubiquitinazione è un processo che, come indica il nome stesso, si verifica nella maggior parte delle molecole proteiche cellulari. Quando le proteine ??cellulari attraversano i processi metabolici o altri cicli biologici, spesso sono ubiquitinate con l’uso e la ripetizione ciclica. Questo è un indicatore biologico per quanti anni ha o una certa proteina. Marcando una proteina con catene di ubiquitina che indicano quante volte una proteina è stata ciclica, una cellula ha un modo di sapere quali proteine ??si stanno rompendo e dovrebbero essere digerite, lasciando il posto a nuove proteine ??che devono essere create dai costituenti dell’amminoacido riciclato che risultato da tale ripartizione.
Per alcune molecole, l’ubiquitinazione può cambiare la funzione di una proteina, allo stesso modo della fosforilazione. Una singola istanza di ubiquitinazione non etichetta una proteina per la digestione attraverso il proteasoma. La poli-ubiquitinazione, tuttavia, segna una proteina per il degrado nel percorso ubiquitina-proteasoma spostando quella molecola poli-ubiquitinata nel proteasoma.
La via ubiquitina-proteasoma è guidata dall’adenosina trifosfato (ATP), una comune fonte di energia intracellulare. Gli enzimi associati all’ubiquitinazione, come E1, E2, E3 ed E4, facilitano l’ubiquitinazione delle proteine, indipendentemente dal fatto che tale proteina sia taggata una sola volta o diventi poli-ubiquitinato. Esistono molte diverse varianti di enzimi specifici all’interno di queste famiglie di enzimi E1-E4. Quando la proteina poli-ubiquitinata viene infine indirizzata al proteasoma, l’ATP deve anche prevedere che il proteasoma abbia abbastanza energia di attivazione per rompere i legami della proteina marcata per il degrado.
Il percorso ubiquitina-proteasoma può quindi essere pensato come un riciclatore di proteine ??intracellulari. Suddivide le proteine ??vecchie o mal ripiegate in unità più piccole – aminoacidi o piccoli gruppi di aminoacidi – che possono quindi essere utilizzate dalla cellula per creare nuove proteine. Mentre la poli-ubiquitinazione è la causa più comune di degradazione proteica guidata dal proteasoma, il proteasoma può anche scomporre le proteine ??disfunzionali o mal ripiegate in modo indipendente dall’ubiquitina. Poiché il proteasoma svolge un ruolo utile nella funzione del sistema immunitario, alcune molecole intracellulari possono anche essere degradate dal proteasoma a causa della presentazione dell’antigene come conseguenza delle risposte del sistema immunitario intracellulare.