7. Degradacja białek wewnątrzkom. – rola ubikwityny

I )Każdego dnia 1%-2% białek jest degradowanych (głównie białka mięśni szkieletowych), z czego ¾ jest ponownie reabsorbowane i wykorzystywane, natomiast 1/3 jest wydalana w postaci mocznika.

II)Duża prędkość degradacji dotyczy białek w tkankach poważnie przekształcanych.

III)Czas degradacji określa się mianem czasu półtrwania (t1/2).Nadmiar aminokwasów jest degradowany, nie są one magazynowane.

IV)Białka z krótkim t1/2 mają sekwencję PEST, regiony bogate w aminokwasy: P (prolina), E(glutaminian), S(seryna),T(treonina).

V)Degradacja występuje w dwu szlakach:

a)ATP - niezależny: w lizosomach; obejmuje białka długo żyjące wewnątrzkomórkowo; enzymy: proteazy (na mniejsze łańcuchy polipeptydowe), peptydazy: endopeptydazy(tną wewnątrz łańcucha), egzopeptydazy (karboksy-, amino-peptydazy)

b) ATP – zależny: nieprawidłowe, krótko żyjące białka, zachodzi przy udziale ubikwityny, następnie są kierowane do proteasomów; zachodzi na terenie cytozolu.

VI) Dla białek krążących we krwi utrata cząsteczek kwasu sjalowego z ich łańcuchów oligosacharydowych „wyznacza” je do degradacji – są rozpoznawane przez asialoproteinowe receptory hepatocytów i degradowane w lizosomach przez „katepsyny”.

VII)Ubikwityna – białko wszystkich eukariotów, mają I-rzędową strukturę bardzo konserwatywną, tworzą wiązanie nie – alfa- peptydowe między końcem CO ubikwityny, a eta – aminową resztą ( tzw. Wiązanie izopeptydowe). Reakcje ubikwityny są opóźniane przez N- końcową resztę seryny i metioniny, a przyspieszane przez resztę asparaginy i argininy.

VIII)Ubikwitynacja:

1.Ub-C00- + E1 – SH + ATP -> AMP + PPi + Ub- C(0) – S – E1

2.Ub – C(0) – S – E1 + E2 – SH -> E1 – SH + Ub – C(0) – S – E2

3.Ub – C(0) – S – E2 + NH2 – eta – białko -> E2 – SH + Ub –C(O)N(H) – eta – białko

Reakcja trzecie pod wpływem enzymu ( E3)

IX) Proteasom (700kDa, stała sedymentacji – 20 S)

Jest to organellum występujące w jądrze i w cytoplazmie, ma kształt cylindra, wewnątrz którego następuje proteoliza ( do krótkich peptydów, nie do aminokwasów!!) ubikwitynowanych białek, degradują 80%-90% białek, tworzą centrum proteolityczne komórki wokół centrioli, a warunkach upośledzonej proteolizy i/lub denaturacji białka tworzą agregaty z ubikwityną i białkami – agresom usuwane w procesie autofagocytozy. Zbudowany jest z 4 pierścieni, każdy po 7 podjednostek , pod wpływem interferonu gamma zamieniany jest w immunoproteasom (wytwarza peptydazy wychwytywane przez TAP na błonie ER i w jej wnętrzu łączy się z MHC klasy I)

Do prawidłowego funkcjonowania protesomu niezbędne są 2 aktywatory PA 700( zawierają 6 ATP-az), które przyłączają się do końców proteasomu tworząć proteasom 26 S, który rozpoznaje kompleks białko – ubikwityna, oddziela je od siebie, rozwija łańcuch polipeptydowy białka, otwiera wejście do kanału środkowego proteasomu i translokuje ów rozplątany łańcuch.