A via ubiquitina-proteassoma é uma via intracelular que permite a célula digerir proteínas que são antigas e, portanto, que provavelmente não funcionam bem, ou proteínas que foram malformadas quando foram criadas. Sem as proteínas de rastreamento da via ubiquitina-proteassoma que não estão funcionando com tanta eficácia quanto as proteínas mais recentes, uma célula acabaria desperdiçando recursos biológicos preciosos, o que teria um efeito negativo em todo o organismo, seja ele unicelular ou multi- celular. Esse caminho é onipresente – como é chamado apropriadamente de “ubiquitina” – e pode ser encontrado em organismos que variam de arqueobactérias unicelulares a seres humanos.
A ubiquitinação é um processo que, como o próprio nome indica, acontece com a maioria das moléculas de proteína celular. À medida que as proteínas celulares passam por processos metabólicos ou outros ciclos biológicos, elas geralmente são ubiquitinadas pelo uso e repetição cíclica. Este é um indicador biológico da idade ou do uso de uma determinada proteína. Marcando uma proteína com cadeias de ubiquitina que indicam quantas vezes uma proteína foi ciclada, uma célula tem uma maneira de saber quais proteínas estão quebrando e devem ser digeridas, abrindo espaço para novas proteínas serem criadas pelos constituintes de aminoácidos reciclados que resultado dessa repartição.
Para algumas moléculas, a ubiquitinação pode alterar a função de uma proteína, da mesma forma que a fosforilação. Um único exemplo de ubiquitinação não marca uma proteína para digestão através do proteassoma. A poli-ubiquitinação, no entanto, marca uma proteína para degradação na via da ubiquitina-proteassoma ao desviar a molécula poli-ubiquitinada para o proteassoma.
A via da ubiquitina-proteassoma é impulsionada pelo trifosfato de adenosina (ATP), uma fonte intracelular comum de energia. As enzimas associadas à ubiquitinação, como E1, E2, E3 e E4, facilitam a ubiquitinação de proteínas, independentemente de essa proteína ser marcada apenas uma vez ou se tornar poli-ubiquitinada. Existem muitas variantes diferentes de enzimas específicas dentro dessas famílias de enzimas E1-E4. Quando a proteína poli-ubiquitinada é finalmente encaminhada para o proteassoma, o ATP também deve ser fornecido para que o proteassoma tenha energia de ativação suficiente para quebrar as ligações da proteína marcada para degradação.
A via da ubiquitina-proteassoma pode assim ser considerada como um reciclador intracelular de proteínas. Ele divide proteínas antigas ou mal dobradas em unidades menores – aminoácidos ou pequenos grupos de aminoácidos – que podem ser usados pela célula para criar novas proteínas. Embora a poli-ubiquitinação seja a causa mais comum de degradação de proteínas conduzida por proteassoma, o proteassoma também pode quebrar proteínas disfuncionais ou mal dobradas de maneira independente da ubiquitina. Como o proteassoma desempenha um papel útil na função do sistema imunológico, algumas moléculas intracelulares também podem ser degradadas pelo proteassoma devido à apresentação do antígeno como consequência das respostas do sistema imunológico intracelular.