La proteína ubiquitina (Ub) es una proteína reguladora que se encuentra en los tejidos de los organismos eucariotas, que son aquellos que tienen estructuras celulares complejas rodeadas por membranas. Los animales, plantas y hongos se incluyen en esta categoría. El papel principal de la proteína ubiquitina es marcar otras proteínas para su destrucción. Cuando al menos cuatro se unen a otra proteína, la célula comienza a desmontarla.
Compuesto por una secuencia de sólo 76 aminoácidos, la proteína ubiquitina varía poco entre organismos. Solo hay una pequeña diferencia entre la versión humana y la que se encuentra en la levadura, lo que sugiere que su estructura es esencial para la función celular compleja. La secuencia de aminoácidos se ha conservado a lo largo de la historia evolutiva.
Las células construyen continuamente proteínas que realizan funciones específicas. El desmontaje de este tipo de proteína es una forma eficaz de garantizar que se detenga el proceso asociado a ella. La proteína ubiquitina juega un papel central en la eliminación de proteínas que ya no son necesarias. En una ubiquitinación denominada procesada, las proteínas a reciclar reciben una etiqueta molecular, la proteína ubiquitina.
Se cree que las proteínas reguladoras que han completado su función activan una señal que atrae a la proteína ubiquitina. Se necesitan tres tipos de enzimas para completar la unión. E1, o enzimas activadoras de Ub, ponen a la ubiquitina en un estado reactivo. La unión a la proteína es catalizada por E2, o enzimas conjugadoras de Ub. Un tercer tipo de enzima, E3, trabaja para identificar la proteína que se eliminará.
Un solo organismo puede contener muchas versiones diferentes de estas enzimas. Hay más de una docena de variantes de la enzima E2 en la levadura, por ejemplo. Se cree que una combinación de estas variantes facilita el marcado con ubiquitina de proteínas asociadas con funciones específicas.
Una proteína identificada por cuatro o más etiquetas se introduce en el proteasoma, una estructura hueca que descompone las proteínas en partes individuales. La etiqueta de la proteína ubiquitina actúa como una llave química para abrir el proteasoma. Cuando comienza el desmontaje, las etiquetas Ub se liberan y pueden volver a utilizarse. El Premio Nobel de Química de 2004 fue otorgado a los descubridores de este proceso.
La proteína ubiquitina juega un papel central en muchos procesos celulares diferentes. La disfunción en los procesos mediados por Ub puede conducir a una serie de condiciones patológicas. Ciertos cánceres, trastornos del sistema inmunológico y enfermedades nerviosas degenerativas se han relacionado con una función inadecuada de Ub, lo que sugiere posibles opciones de tratamiento o vías para futuras investigaciones.