Kaj je ubikvitin in zakaj je pomemben?

Ubikvitin je majhna, s 76 aminokislinami regulatorna beljakovina, odkrita leta 1975. Prisotna je v vseh evkariontskih celicah in usmerja gibanje pomembnih beljakovin v celici, sodeluje tako pri sintezi novih beljakovin kot pri uničenju pomanjkljivih proteinov.

Eukariontske celice

Ubikvitin, ki ga najdemo v vseh evkariontskih celicah z enakim aminokislinskim zaporedjem, se z evolucijo skoraj ni spremenil. Eukariontske celice so v nasprotju s prokariontskimi celicami kompleksne in vsebujejo jedro in druga področja specializirane funkcije, ločene z membranami.

Eukariontske celice tvorijo rastline, glive in živali, prokariontske celice pa preproste organizme, kot so bakterije.

Kaj počne ubikvitin?

Celice v telesu hitro gradijo in razgrajujejo beljakovine. Ubikvitin se pritrdi na beljakovine in jih označi za odstranjevanje. Ta postopek se imenuje vseprisotnost.

Označeni proteini se odpeljejo v proteasome, da jih uničijo. Tik preden protein vstopi v proteasom, se ubikvitin odklopi in se ponovno uporabi.

Leta 2004 so Nobelovo nagrado za kemijo prejeli Aaron Ciechanover, Avram Hershko in Irwin Rose za odkritje tega procesa, imenovanega ubiquitin posredovana degradacija (proteoliza).

Zakaj je ubikvitin pomemben?

Na podlagi svoje funkcije so ubikvitin preučevali vlogo pri potencialno usmerjenem zdravljenju raka.

Zdravniki se osredotočajo na posebne nepravilnosti v rakavih celicah, ki jim omogočajo preživetje. Cilj je z ubikvitinom manipulirati z beljakovinami v rakavih celicah, da povzroči, da rakava celica umre.

Študija ubikvitina je privedla do razvoja treh zaviralcev proteasomov, ki jih je odobrila Uprava za prehrano in zdravila (FDA) za zdravljenje ljudi z multiplim mielomom, obliko krvnega raka:

• bortezomib (Velcade)
• karfilzomib (Kyprolis)
• iksazomib (Ninlaro)

Ali se ubikvitin lahko uporablja za zdravljenje drugih stanj?

Po podatkih Nacionalnega inštituta za raka raziskovalci preučujejo ubikvitin v povezavi z normalno fiziologijo, boleznimi srca in ožilja, rakom in drugimi motnjami. Osredotočajo se na več vidikov ubikvitina, med drugim na:

• uravnavanje preživetja in smrti rakavih celic
• njegov odnos do stresa
• njegovo vlogo pri mitohondrijih in posledice bolezni

Številne nedavne študije so preučevale uporabo ubikvitina v celični medicini:

• Študija iz leta 2017 je pokazala, da je ubikvitin vključen tudi v druge celične procese, kot je aktivacija vnetnega odziva jedrskega faktorja-kB (NF-κB) in popravilo poškodb DNA.
• Študija iz leta 2018 je pokazala, da lahko disfunkcija sistema ubikvitina povzroči nevrodegenerativne motnje in druge človeške bolezni. Ta študija tudi kaže, da je sistem ubikvitina vključen v razvoj vnetnih in avtoimunskih bolezni, kot sta artritis in luskavica.
• Študija iz leta 2016 je pokazala, da številni virusi, vključno z gripo A (IAV), povzročajo okužbo s prevzemom ubikvitinacije.

Vendar pa zaradi raznolike in zapletene narave mehanizmi fiziološkega in patofiziološkega delovanja ubikvitinskega sistema še niso popolnoma razumljeni.

Odvoz

Ubikvitin ima pomembno vlogo pri uravnavanju beljakovin na celični ravni. Zdravniki verjamejo, da ima obetaven potencial za različne ciljne tretmaje celičnih zdravil.

Študija ubikvitina je že pripeljala do razvoja zdravil za zdravljenje multiplega mieloma, oblike krvnega raka. Ta zdravila vključujejo bortezomib (Velcade), karfilzomib (Kyprolis) in iksazomib (Ninlaro).