Ъруин Роуз и убиквитина

Американският биолог Ъруин Роуз  е  роден на 16 юли 1926 година  в  Ню Йорк. Роуз следва във Вашингтонския щатски университет за една година, след което отбива военната си служба в американския флот по време на Втората свет

Американският биолог Ъруин Роуз  е  роден на 16 юли 1926 година  в  Ню Йорк.

Роуз следва във Вашингтонския щатски университет за една година, след което отбива военната си служба в американския флот по време на Втората световна война.  След като се връща от фронта,  той подновява следването си и получава бакалавърска  степен през 1948 г. , а  по-късно и докторска степен по биохимия през 1952 г. от Чикагския университет.

Към 2007 г. Роуз  е изтъкнат професор към департамента по физиология и биофизика в колежа по медицина към Калифорнийския  университет в Ървайн.

Ъруин обучава няколко известни учени, докато работи във Фокс Чейс Кансър център във Филаделфия, мястото където прави откритията си за убиквитина. Сред имената на неговите ученици са Арт Хаас -  първият учен открил полиубиквитинови вериги, Кейт Уилкинсън -  първата индентифицирала APF-1 като убиквитин и Сесили Пикарт, световноизвестен ензимолог, със значителни приноси в описанието на убиквитиновата система.

Заедно с Аарон Цихановер и Аврам Хершко, Роуз получава Нобелова награда за химия през 2004 година за откритието на убиквитин - зависимото разграждане на белтъци.

Убиквитинът е  малък белтък, характерен за всички еукариотни клетки.  Натоварен е излючително със сигнални функции. Посредством многостепенна ензимно-катализирана реакция може да се прикачва към други клетъчни белтъци, модифицирайки ги и променяйки тяхната метаболитна съдба.

Убиквитинът се състои от 76 аминокиселинни остатъка и притежава молекулна маса от 8 565 Да /Da/*. Това е високо консервативен белтък в еволюцията на организмите. Така например, при еволюционно отдалечени видове като дрожди и човек  аминокиселинната последователност е 96% идентична. Молекулната му маса е на границата, разделяща полипептидите от белтъците, но важната клетъчна роля, която убиквитина изпълнява, е достатъчен довод за класифицирането му като белтък.

Убиквитинът притежава остатък от аминокиселината глицин  в N-край на полипептидната си верига. Именно карбоксилната група на този глицин се свързва с аминогрупата на някой от вътрешните лизинови  остатъци от друг протеин. Връзката прилича на пептидна, но поради това, че не е между α-аминно група, излиза от канона за линеарност на полиптидната верига и се означава като изопептидна. Протеинът, предлагащ свободни ε-аминогрупи от лизин, може да бъде определен клетъчен протеин или дори самият убиквитин.

Убиквитинът модифицира други белтъци посредством сложна ензимна  каскада п о АТФ-зависим механизъм. Първият ензим от каскадата е познат като убиктивин-активиращ ензим (Е1). Спрегнато с разграждането на макроергична връзка от АТФ, убиквитин-активиращия ензим свързва ковалентно N-крайният глицинов  остатък от убиквитина със сулфхидрилна група  (-SH) от свой вътрешен цистенов  остатък (т.е. създава се тиоестерна връзка). Това се възприема като реакция на енергетично активиране на убиквитиновата молекула.

Следващият ензим се нарича убиквитин-конюгиращ ензим  (Е2), който на свой ред поема убиквитина върху своя сулфхидрилна група. Реакцията е известна като транс(тио)естерифициране.

Третият ензим е убаиквитин-лигазата (Е3), който с помощта на убиквитин-конюгиращия ензим прикача убиквитина към определен протеин. Специфичността на реакцията се определя съвместно от Е2 и Е3, както и от белтъка който се модифицира. Ако има процес на полиубиквитилиране, отново Е2 и Е3 участват в реакцията, като понякога се изисква и наличието на допълнителен фактор (Е4). Съществува и вероятност Е2 независимо от Е3 да модифицира белтък, но това е в случаите, когато се добавя убиквитинова молекула към вече модифициран с убиквитин белтък.

Съответните ензими в биохимичната литература се означават често с Е(1-3) от практически съображения за краткост, но това не са официално признати символи.

Убиквитинът не може да бъде локализиран еднозначно в определено вътреклетъчно пространство и може да бъде открит както в цитоплазмата,  така и в ядрото  и дори по клетъчната повърхност. Всяко от тези местоположения е проява на различна основна функция.

Една от най-значимите функции на убиквитина е насочването на белтъците към разграждане (протеолиза), осъществявано от многокомпонентен белтъчен комплекс наречен 26S-протеазома.

Модифицирането на белтъци посредством убиквитин може да промени тяхното местоположение в клетката, като например да ги насочи от повърхността към вътрешността или да ги придвижи към определени клетъчни органели (вакуоли и лизозоми).

Друга важна функция на този белтък е модифицирането на клетъчни белтъци, променяйки по такъв начин взаимодействието им с други молекули.

-------------------------------
* Da /Да/ = Далтон  - мерна единица  за  тежест на белтък. В литературата може да се срещне и назаванието атомна единица за маса (а.е.м.), въглеродна единица, а в биохимията и молекулярната биология  тази единица се нарича далтон, на името на Джон Далтон.
Автор: Тони