Identifiée pour la première fois en 1975, l’ubiquitine (Ub) se présente comme une protéine isolée dans le ris de veau, et l’hypothèse était qu’elle avait quelque chose à voir avec la maturation des globules blancs. Plus tard trouvée dans tous les tissus d’organismes eucaryotes de nombreuses espèces, elle a reçu le nom d’ubiquitine, qui dérive du mot latin pour « partout ». C’est une protéine régulatrice responsable du recyclage des protéines qui exerce ses responsabilités en se liant aux protéines et en les marquant pour la destruction. Cette étiquette dirige les protéines marquées vers le complexe de protéasome qui les dégrade et les recycle, ou l’étiquette peut diriger vers d’autres protéines pour la modification, la réparation de l’acide désoxyribonucléique (ADN) ou la transcription génique. Elle est considérée comme la plus conservatrice de toutes les protéines car sa séquence de 76 acides aminés diffère très légèrement entre toutes les espèces, qu’elles soient végétales, animales ou humaines.
Le processus par lequel cette protéine marque les protéines fait appel à trois enzymes : E1, qui active Ub et le met dans un état réactif, E2, qui catalyse ensuite la fixation d’Ub aux protéines, et E3, une ubiquitine-ligase qui identifie la protéine. . Dans cette cascade enzymatique, Ub est alors capable de dissiper les protections de la protéine contre les protéasomes, afin que le protéasome puisse rapidement le dégrader et le détruire. Les accumulations de protéines aberrantes dans une cellule proviennent souvent de mutations de l’ADN ou de traductions erronées de gènes. Comme ces protéines aberrantes peuvent faire des ravages dans les fonctions d’une cellule, on pense que ces ravages sont la détresse sous-jacente qui conduit à des maladies telles que les maladies d’Alzheimer, de Huntington et de Parkinson. L’utilisation de la dégradation médiée par le protéasome est l’un des moyens par lesquels une cellule peut réaliser la réparation et l’expulsion des protéines aberrantes.
Lorsque l’ubiquitine se fixe à une protéine, elle peut également attirer davantage de molécules d’ubiquitine sur les lieux. Ceux-ci interagissent avec lui et effectuent parfois des modifications telles que la destruction des spermatozoïdes après la fécondation, régulant la dégradation jusqu’à la destruction, ou le traitement de l’antigène et les transcriptions et réparations de l’ADN. Il a une si grande variété de fonctions au sein des protéines d’une cellule qu’il a amené certains à croire qu’il a un rôle dans presque tous les processus cellulaires. Il existe également de nombreuses protéines Ubiquitin-Like (UBL) qui ont des rôles divergents dans les modifications des cellules. L’un est un modificateur de gène stimulant l’interféron, un autre est un régulateur négatif des cellules neuronales, et un autre encore traite des antigènes F dans les leucocytes humains.
Les services d’histologie peuvent utiliser des anticorps dirigés contre cette substance pour identifier les cellules présentant des accumulations anormales de protéines aberrantes dans les cellules et utiliser ces anticorps comme marqueurs de la maladie. La recherche a développé cette utilisation d’antigène pour détecter les enchevêtrements neurofibrillaires associés à la maladie d’Alzheimer, les inclusions dans les maladies des motoneurones et les corps malléens dans la maladie alcoolique du foie. Certains troubles génétiques sont associés à l’ubiquitine. L’une est une mutation d’une ubiquitine-ligase E3 qui entraîne un retard de croissance autosomique récessif appelé syndrome 3M. Un autre est une mauvaise régulation et une perturbation d’un gène dans le syndrome de Liddle, qui provoque l’hypertension. On pense également qu’une perturbation du gène est la cause du syndrome d’Angelman, une fois de plus attribuable au dysfonctionnement de l’ubiquitine-ligase E3.
Près de 50% de toutes les tumeurs cancéreuses se sont avérées déficientes en une protéine particulière qui a été surnommée le «gardien du génome». Tant que les cellules peuvent produire ce gène particulier, il est interdit au cancer de se développer dans une cellule. L’ubiquitine et son ubiquitine-ligase E3 se lient à cette protéine particulière dans une cellule et cette liaison produit une réparation de l’ADN de la protéine et lui permet de retrouver sa viabilité. Le système ubiquitine-protéasome réduit également la taille des protéines virales à détruire pour aider le système immunitaire du corps. Juste en mai 2011, il a été annoncé lors de la 102e convention de l’Association américaine pour la recherche sur le cancer que les processus enzymatiques de la protéine étaient liés à l’aide au corps à ne pas rejeter les chimiothérapies dans les cancers du poumon non à petites cellules.