УБИКВИТИН

УБИКВИТИН (от лат. ubique – вездесущий) – белок, присутствующий в клетках живого организма, открыт в 1970-х американским биохимиком Г.Голдстейном. Молекулы этого белка собраны из 76 аминокислотных остатков, его молекулярная масса сравнительно невелика, немногим более 8 тыс., он стабилен и участие в различных биохимических процессах не приводит к изменению его структуры. На рис.1 показано его строение в виде шаро-стержневой модели (А), а также его третичная структура (см. БЕЛКИ), т.е. упаковка отдельных участков цепи (Б). Он содержит одно спиральное образование (альфа-спираль) и четыре плоских ленты (бета-структуры).

Несмотря на то, что убиквитин находили во многих клетках живых организмов, и строение его было установлено, роль его в биохимических процессах была не ясна. Широко известным этот белок стал благодаря совместной работе биохимиков И.Роуза (США), А.Хершко (Израиль) и А.Кичановера (Израиль) (Нобелевская премия по химии, 2004)

Механизм синтеза белков в живом организме с участием нуклеиновых кислот за многие десятилетия детально исследован, он протекает внутри своеобразного биокомплекса – белкового образования, называемого рибосомой. По существу, это небольшая фабрика для сборки белковых молекул из аминокислот по строго определенной.

Интерес к процессам сборки белковых молекул оттеснил на задний план выяснение того, как происходит их демонтаж. Изучено было лишь разрушение так называемых внеклеточных белков, например, поступающих в организм с пищей, при этом было установлено, что белки, усваиваемые в пищеварительном тракте (совместно с другими продуктами питания) поставляют энергию, необходимую для существования организма. Что же касается белков, возникающих и работающих внутри живой клетки, то механизм их уничтожения был мало интересен.

Тем не менее, в живом организме есть хорошо отлаженные процессы расщепления белков на малые фрагменты, из которых организм затем вновь собирает в рибосоме другие нужные ему белки. Срок жизни белков в организме определяется их ролью, например, белки, входящие в состав хрусталика глаза, сохраняются неизменными в течение десятилетий, другие нужны организму в течение нескольких минут, чтобы запустить нужный процесс, после чего они должны быть разрушены, иначе их действие окажется губительным. Время жизни свыше 20% белков в организме – от нескольких часов до нескольких дней.

Когда начались исследования (около 30 лет назад), о процессах разрушения белков внутри клетки было известно немного. Если фабрика по производству белков – это рибосома, то фабрику, разрушающую белки, называют протеасомой, (так же, как и рибосома, она представляет собой специальное белковое образование – биологический комплекс в виде емкости цилиндрической формы, собранной из колец). Внутри расположен канал, на поверхности которого находятся активные центры, расщепляющие белки (рис. 2). Снаружи этот канал закрыт торцевыми подвижными крышками.

В каждой клетке находится несколько тысяч протеасом, и все они предназначены для расщепления белка.

Долгое время считалось, что попасть белковой молекуле в этот «утилизирующий контейнер» довольно просто, но тогда любой белок, в том числе и нужный, попавший во «чрево» протеасомы, уничтожался бы. Тем не менее, было неясно, почему туда попадает не любой, а строго определенный белок, именно тот, который следует утилизировать.