L’ubiquitina è un tipo di proteina presente nelle cellule eucariotiche. Le cellule eucariotiche hanno un nucleo cellulare e si trovano nell’uomo, negli animali, nelle piante e nei funghi. All’interno delle cellule, le proteine vengono continuamente sintetizzate e scomposte, o degradate, e il sistema dell’ubiquitina aiuta a regolare questo ricambio proteico. L’ubiquitina si lega a quelle proteine che devono essere degradate, marcandole efficacemente. Quindi le proteine vengono portate in una struttura chiamata proteasoma dove avviene la degradazione.
Le proteine sono costituite da unità chiamate amminoacidi e 76 amminoacidi costituiscono la piccola proteina ubiquitina. La sequenza di questi amminoacidi non cambia molto nei diversi organismi, quindi l’ubiquitina di lievito e l’ubiquitina umana contengono solo circa tre differenze di sequenza. L’ubiquitina prende il nome dalla parola ubiquitaria, che si riferisce a qualcosa che si trova ovunque. In linea con il suo nome, l’ubiquitina non è limitata a una parte della cellula ma è presente ovunque. Il sistema dell’ubiquitina è coinvolto in molti processi cellulari in cui si verifica la modificazione delle proteine, inclusa la crescita, la divisione e la morte delle cellule e la copia e la riparazione del DNA.
Prima che il sistema dell’ubiquitina possa iniziare a funzionare, l’ubiquitina deve essere attivata. Questo passaggio richiede energia sotto forma di adenosina trifosfato (ATP), una struttura che trasporta energia chimica all’interno della cellula. L’energia è necessaria per consentire a un enzima chiamato E1 di attivare l’ubiquitina.
Successivamente, altri due enzimi del sistema dell’ubiquitina, noti come E2 ed E3, agiscono insieme per attaccare l’ubiquitina alla proteina bersaglio. Si pensa che E3 aiuti anche a identificare la proteina e che una o più molecole di ubiquitina possano quindi essere attaccate ad essa. Il segnale che contrassegna una proteina per il riconoscimento da parte del sistema dell’ubiquitina non è noto, sebbene gli scienziati pensino che alcuni amminoacidi potrebbero essere responsabili, alcuni dei quali potrebbero rimanere nascosti a meno che la proteina non si dispieghi o prenda parte a una reazione.
Infine, la proteina con il suo tag ubiquitina viene trasferita a un proteasoma per essere degradata. Alcuni scienziati pensano che l’ubiquitina aiuti a mantenere la proteina attaccata al proteasoma durante la degradazione, impedendole di staccarsi troppo presto. I proteasomi sono macchine cilindriche di degradazione delle proteine che consistono in una pila di anelli. Gli anelli a ciascuna estremità del cilindro sono inattivi mentre gli anelli centrali sono attivi e racchiudono una camera in cui le proteine vengono scomposte. I cappucci su entrambe le estremità del cilindro si attaccano all’ubiquitina e dirigono le proteine nella camera per la degradazione.