La proteina dell’ubiquitina (Ub) è una proteina regolatrice presente nei tessuti degli organismi eucarioti, che sono quelli che hanno strutture cellulari complesse circondate da membrane. Animali, piante e funghi sono inclusi in questa categoria. Il ruolo principale della proteina ubiquitina è quello di etichettare altre proteine per la distruzione. Quando almeno quattro si attaccano a un’altra proteina, la cellula inizia a smontarla.
Composta da una sequenza di soli 76 amminoacidi, la proteina ubiquitina varia poco tra gli organismi. C’è solo una leggera differenza tra la versione umana e quella trovata nel lievito, suggerendo che la sua struttura è essenziale per la complessa funzione cellulare. La sequenza amminica è stata conservata nel corso della storia evolutiva.
Le cellule costruiscono continuamente proteine che svolgono funzioni specifiche. Lo smontaggio di questo tipo di proteina è un modo efficace per garantire l’arresto del processo ad esso associato. La proteina ubiquitina svolge un ruolo centrale nell’eliminazione delle proteine che non sono più necessarie. In un processo chiamato ubiquitinazione, alle proteine da riciclare viene assegnato un tag molecolare, la proteina ubiquitina.
Si pensa che le proteine regolatrici che hanno completato la loro funzione inneschino un segnale che attragga la proteina ubiquitina. Sono necessari tre tipi di enzimi per completare l’attaccamento. E1, o enzimi che attivano l’Ub, mettono l’ubiquitina in uno stato reattivo. L’attaccamento alla proteina è catalizzato da E2, o enzimi coniuganti Ub. Un terzo tipo di enzima, E3, lavora per identificare la proteina da rimuovere.
Un singolo organismo può contenere molte versioni differenti di questi enzimi. Ci sono più di una dozzina di varianti dell’enzima E2 nel lievito, per esempio. Si pensa che una combinazione di queste varianti faciliti la codifica dell’ubiquitina di proteine associate a funzioni specifiche.
Una proteina identificata da quattro o più tag viene immessa nel proteasoma, una struttura cava che scompone le proteine in singole parti. Il tag della proteina ubiquitina agisce come una chiave chimica per aprire il proteasoma. Quando inizia lo smontaggio, i tag Ub vengono rilasciati e possono essere riutilizzati. Il Premio Nobel 2004 per la Chimica è stato assegnato agli scopritori di questo processo.
La proteina ubiquitina svolge un ruolo centrale in molti diversi processi cellulari. La disfunzione nei processi mediati da Ub può portare a una serie di condizioni patologiche. Alcuni tipi di cancro, disturbi del sistema immunitario e malattie degenerative dei nervi sono stati collegati a una funzione impropria dell’Ub, suggerendo possibili opzioni di trattamento o strade per ulteriori ricerche.