Ubiquita
Las células llevan a cabo de forma constante el metabolismo de sustancias tanto para obtener energía como para obtener las moléculas necesarias para sintetizar proteínas. Sin embargo, si esto fuese simplemente así la célula acabaría llena de proteínas que ha usado o la matriz celular en la que se encuentran las células estaría llena de sustancias de deshecho. Esto no es así, es cierto que en cierta medida las células generan deshechos que expulsan al exterior, pero gran parte de sus proteínas que ya no usa o que pierden su efectividad son recicladas en la propia célula para, por decirlo simplemente, conseguir nuevos componentes para fabricar nuevas proteínas.
Una de las rutas más conocidas para la recuperación de los péptidos que forman las proteínas es mediante el proteosoma. Del que puedes leer más aquí. Las proteínas que van a ser degradadas por el proteosoma son marcadas por la ubiquitina. El descubrimiento de cómo funcionaba esta ruta de reciclaje de proteínas le valió en 2004 el premio Nobel de Química a los doctores A. Ciechanover, A. Hershko e I. Rose.
La ubiquitina (o ubicuitina) es una proteína de pequeño tamaño, en humanos tiene 76 aminoácidos y un peso molecular de 8,5 kDa. Cuando se descubrió, en 1975, se vio que estaba presente en todos los tipos celulares y en todos los eucariotas y no existe en procariotas. La conservación de la secuencia de aminoácidos está muy conservada en eucariotas, la proteína humana y la de levadura tiene un 96% de semejanza. En humanos se conocen 4 genes que codifican para proteínas de tipo ubiquitina. La proteína se caracteriza por una secuencia de lisinas y una cadena lineal en su extremo C-terminal.
La ubiquitinación es un proceso que requiere 3 enzimas y el gasto de energía en forma de ATP. En el primer paso se convierte el ATP en AMP y se establece un puente entre el grupo carboxilo del C-terminal de la ubiquitina y el grupo sulfhídrico (-SH) de una cisteína del enzima E1. En un segundo paso el enzima E1 transfiere la ubiquitina al grupo –SH del enzima E2. Este conjunto E2-ubiquitina interactuará con el enzima E3 que es el encargado de reconocer a los sustratos de la ubiquitina y de llevar a cabo la transferencia de E2 hasta la proteína.
Existen varios enzimas que pueden actuar como E3, todos ellos comparten dominios funcionales de reconocimiento HECT, RING o U-box. En ocasiones puede ser el segundo enzima, E2, el que contenga directamente el dominio RING y catalice la transferencia de la ubiquitina.
Las proteínas que van a ser degradadas cuentan con al menos un dominio UBD (ubiquitin binding domain), existen más de 20 familias de dominios UBD, aunque todos son ricos en lisina. Dependiendo del tipo de dominio de unión la ubiquitinación tendrá lugar en distintos procesos celulares. Cada proteína puede unir más de una ubiquitina, normalmente para enviar al proteosoma necesitan 4 ubiquitinas unidas. En la ubiquitina humana se encuentran 7 lisinas, en principio se creía que tan solo la lisina en la posición 48 era la encargada de unir proteínas, pero estudios recientes (2007) demuestran que otras lisinas de la ubiquitina pueden unir proteínas.