10.9 : The Proteasome

בשל טעויות בשעתוק, שחבור RNA ותרגום, חלבונים מסוימים לעולם אינם מתקפלים כראוי ויש לפרקם.

באיקריוטים, המסלול העיקרי לפירוק חלבון סלקטיבי הוא מסלול יוביקוויטין-פרוטאזום.

ליגאז יוביקוויטין יכול להבדיל בין חלבון רגיל לחלבון מטרה על ידי זיהוי אותות פירוק מסוימים על פני השטח שלהם.

לאחר מכן הוא מזרז העברה של מספר מולקולות יוביקוויטין לחומצת אמינו ספציפית על חלבוני המטרה כדי לסמן אותם לפירוק.

חלבונים רב-יוביקוויטינטיים אלה מפורקים על-ידי קומפלקס פרוטאז תלוי ATP הנקרא פרוטאזום.

כל פרוטאזום מורכב מגליל חלול מרכזי או הליבה, ומקומפלקסים חלבוניים גדולים בצורת טבעת הנקראים כובעים באחד או בשני קצוות הליבה.

הליבה נוצרת על ידי תת-יחידות חלבוניות מרובות המתאספות כערימה של טבעות. האתרים הפעילים הפרוטאוליטיים של הליבה נמצאים בחדר הפנימי החלול שלה.

הכובעים בקצה ליבת הפרוטאזום משמשים כשומרי הסף ומאפשרים רק לחלבונים המסומנים ביוביקוויטין להיכנס לליבה.

הפקק מכיל דאוביקוויטינאז שמפריד יוביקוויטין מחלבון המצע כך שניתן יהיה למחזר את האוביקוויטין ששוחרר.

לאחר מכן הפקק משתמש באנרגיה מהידרוליזה של ATP כדי לפתוח את חלבון המטרה ומתחיל להזין את החלבון לתוך הליבה.

עם סבבים רצופים של הידרוליזה ATP, החלבון שנפרש מגיע לליבת הפרוטאזום, שם הוא מתעכל על ידי הפרוטאזות המרפדות את החדר הפנימי.

הפרוטאזום ממיר את החלבון כולו לשרשראות פפטידיות קצרות, אשר משתחררות לאחר מכן לתוך הציטוזול.

פפטידים אלה מתפרקים עוד יותר על ידי הפפטידאזות הציטוסוליות לחומצות האמינו המרכיבות אותם, אשר בסופו של דבר יכולות להיות בשימוש חוזר על ידי התא.