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Ubiquitinierung

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Synonym: Ubiquitinylierung
Englisch: ubiquitination, ubiquitylation

1 Definition

Als Ubiquitinierung bezeichnet man die Übertragung von Ubiquitin auf ein Zielmolekül. Die Folge ist in den meisten Fällen der Abbau dieses Zielmoleküls im Proteasom.

2 Biochemie

Ubiquitin wird über eine Drei-Enzym-Kaskade aktiviert und auf das Substrat übertragen. Im ersten Schritt adenyliert das aktivierende E1-Enzym Ubiquitin am C-Terminus mit Hilfe von ATP und aktiviert es so. Dies führt zur kovalenten Bindung von Ubiquitin an das E1-Enzym durch eine energiereiche Thioesterbindung zwischen dem Cystein im aktiven Zentrum der E1-Ligase und dem Glycin G76 am C-Terminus des Ubiquitins. Dabei wird AMP freigesetzt.

Im nächsten Schritt wird das aktivierte Ubiquitin auf das E2-konjugierende Enzym (E2-Enzym) übertragen. Als letztes wird Ubiquitin auf das Zielprotein konjugiert, indem mittels einer E3-Proteinligase (E3-Enzym) eine Isopeptidbindung zwischen der ε-Aminogruppe eines internen Lysins des Substrats mit dem C-Terminus des Ubiquitins gebildet wird.

Grundsätzlich kann zwischen der Mono- und Polyubiquitinierung von Proteinen unterschieden werden. Bei der Monoubiquitinierung wird nur ein einzelnes Ubiquitin-Molekül an ein Substrat gebunden. Bei der Polyubiquitinierung werden Ubiquitinketten gebildet. Die Ubiquitin-Reste werden dabei ebenfalls über Isopeptidbindungen verküpft, wobei das C-terminale Glycin eines Ubiquitins mit einem internen Lysin-Rest eines anderen Moleküls die Bindung eingeht. Insgesamt sind sieben spezifische Lysine in der Aminosäuresequenz des Ubiquitins bekannt, über die Polyubiquitinketten ausgebildet werden: K6, K11, K27, K29, K33, K48 und K63. Je nachdem, an welchem Lysin die Ubiquitinierung stattfindet, wird das Zielmolekül weiterprozessiert. K48- und K11-gekoppelte Polyubiquitinketten führen zum Abbau im Proteasom.

siehe auch: Ubiquitin

Fachgebiete: Biochemie

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