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protéine De Wikipédia, l'encyclopédie libre
L'ubiquitine est une protéine de 76 acides aminés servant, elle-même, de marqueur de protéines à éliminer. Elle est ainsi appelée parce qu'elle est localisée dans tous les compartiments subcellulaires de toutes les cellules des organismes, elle est dite ubiquitaire. L'ubiquitination désigne la fixation (covalente, ATP dépendante grâce à une cascade d'enzymes E1, E2, E3) spécifique et régulée d'une ou plusieurs ubiquitines sur une protéine cible (il faut quatre ubiquitines pour qu'une protéine soit dégradée). Cette modification post-traductionnelle a pour principale fonction la reconnaissance puis la destruction de la protéine ainsi marquée, par le complexe protéolytique du protéasome.
Ne doit pas être confondu avec ubiquinone.
| Ubiquitine | ||
 Représentation de l'ubiquitine, montrant les chaînes latérales de lysine en jaune orangé (PDB 1UBI). | ||
| Caractéristiques générales | ||
|---|---|---|
| Fonction | protéine multifonctionnelle | |
| Distribution | tous les eucaryotes | |
| Localisation | ubiquitaire | |
| Classification | ||
| Pfam | PF00240 | |
| InterPro | IPR000626 | |
| PROSITE | PDOC00271 | |
| SCOP | 1aar | |
| SUPERFAMILY | 1aar | |
| Gène UBB — Polyubiquitine B | ||
| Homo sapiens | ||
| Locus | 17p11.2 | |
| Masse moléculaire | 25 762 Da[1] | |
| Nombre de résidus | 229 acides aminés[1] | |
| Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO. | ||
| Gène UBC — Polyubiquitine C | ||
| Homo sapiens | ||
| Locus | 12q24.31 | |
| Masse moléculaire | 77 039 Da[1] | |
| Nombre de résidus | 685 acides aminés[1] | |
| Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO. | ||
| Gène UBA52 Ubiquitine-Protéine L40 du ribosome 60S | ||
| Homo sapiens | ||
| Locus | 19p13.11 | |
| Masse moléculaire | 14 728 Da[1] | |
| Nombre de résidus | 128 acides aminés[1] | |
| Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO. | ||
| Gène RPS27A Ubiquitine-Protéine S27a du ribosome 40S | ||
| Homo sapiens | ||
| Locus | 2p16.1 | |
| Masse moléculaire | 17 965 Da[1] | |
| Nombre de résidus | 156 acides aminés[1] | |
| Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO. | ||
L'ubiquitine comporte 76 acides aminés et a une masse moléculaire d'environ 8 500 Da. Elle possède une glycine à son extrémité C-terminale lui permettant de former une liaison thiol-ester avec E1. Sa structure est très conservée parmi les différentes espèces d'eucaryotes : l'ubiquitine humaine et celle d'une levure partagent 96 % d'identité pour leur séquence protéique[2].
Il existe trois systèmes de protéolyse (destruction des protéines) :
L'ubiquitine est une petite protéine présente dans toutes les cellules des eucaryotes. Sa fonction principale est de marquer d'autres protéines en vue de leur protéolyse. Plusieurs molécules d'ubiquitine sont liées de façon covalente à la protéine cible (polyubiquitination), grâce à l'action de trois enzymes, E1, E2 et E3-ligases. La protéine ainsi modifiée est ensuite dirigée vers un protéasome, une structure en forme de baril dont l'activité est régulée par l'ubiquitine, et dans laquelle la protéolyse se déroule. L'ubiquitine est alors libérée de son substrat et peut être réutilisée.
Action séquentielle des enzymes permettant la fixation à d'autres protéines :
Ce processus peut se répéter de nombreuses fois jusqu'à former un polymère. Il faut au moins quatre molécules d'ubiquitine fixée à la protéine pour que celle-ci soit adressée au protéasome et dégradée.
E1 fixe l'ubiquitine; E1-Ubiquitine se fixe sur E2 puis transfère l'ubiquitine sur E2; E2-Ubiquitine se fixe sur E3. Le complexe E3-E2-Ubiquitine est actif.
E1 (enzyme d'activation de l'ubiquitine) serait unique. Il existerait près d'une centaine de types d'E2 (enzyme de conjugaison d'ubiquitine) et plus de 1000 types d'E3 (ligase ubiquitine-protéine), cette dernière expliquant la spécificité de la réaction. E2 et E3 sont souvent associées l'une à l'autre dans le cytoplasme.
L'ubiquitine peut également marquer des protéines transmembranaires (par exemple, des récepteurs) pour les ôter de la membrane.
En 2004, Aaron Ciechanover, Avram Hershko et Irwin Rose reçurent le Prix Nobel de chimie pour leurs travaux sur la dégradation des protéines contrôlée par l'ubiquitine.
Le Bortézomib est l'une des premières molécules développées dans ce but. Il a été utilisé expérimentalement dans le traitement du myélome[6].
Une nouvelle technologie, appelée PROTAC pour PRoteolysis-TArgeting Chimeras, permet de détourner et d'utiliser ce système ubiquitine protéasome en biologie cellulaire dans un intérêt d'exploration du vivant, voire en thérapeutique[7]. Cette technologie consiste en l'utilisation d'une petite molécule chimique bi-fonctionnelle de synthèse qui va recruter simultanément une ubiquitine ligase et une protéine cible permettant leur recrutement puis le rapprochement spatial et l’induction d’une interaction protéine-protéine (PPI) non physiologique forçant l’ubiquitination de celle-ci et donc sa dégradation spécifique par le système ubiquitine protéasome[8].
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