Das Proteasom

Aufgrund von Fehlern in der Transkription, beim RNA-Spleißen und bei der Translation falten sich einige Proteine nicht korrekt und müssen abgebaut werden.

In Eukaryoten ist der Hauptweg für den selektiven Proteinabbau der Ubiquitin-Proteasom-Weg.

Eine Ubiquitin-Ligase kann zwischen einem normalen Protein und einem Zielprotein unterscheiden, indem sie bestimmte Abbausignale auf ihrer Oberfläche erkennt.

Anschließend katalysiert es den Transfer mehrerer Ubiquitin-Moleküle auf eine bestimmte Aminosäure auf den Zielproteinen, um sie für den Abbau zu markieren.

Diese polyubiquitinierten Proteine werden durch einen ATP-abhängigen Proteasekomplex, das Proteasom, abgebaut.

Jedes Proteasom besteht aus einem zentralen Hohlzylinder oder dem Kern und großen ringförmigen Proteinkomplexen, den sogenannten Kappen, an einem oder beiden Enden des Kerns.

Der Kern besteht aus mehreren Proteinuntereinheiten, die sich zu einem Stapel von Ringen zusammenfügen. Die proteolytisch aktiven Zentren des Kerns liegen in seiner hohlen Innenkammer.

Die Kappen am Ende des Proteasom-Kerns fungieren als Gatekeeper und lassen nur mit Ubiquitin markierte Proteine in den Kern gelangen.

Die Kappe enthält eine Deubiquitinase, die Ubiquitin vom Substratprotein spaltet, so dass das freigesetzte Ubiquitin recycelt werden kann.

Die Kappe nutzt dann die Energie aus der ATP-Hydrolyse, um das Zielprotein zu entfalten, und beginnt, das Protein in den Kern einzuspeisen.

Mit aufeinanderfolgenden Runden der ATP-Hydrolyse erreicht das entfaltete Protein den Proteasomkern, wo es von den Proteasen, die die innere Kammer auskleiden, verdaut wird.

Das Proteasom wandelt das gesamte Protein in kurze Peptidketten um, die dann in das Zytosol abgegeben werden.

Diese Peptide werden dann von den zytosolischen Peptidasen weiter in ihre Bestandteile Aminosäuren abgebaut, die schließlich von der Zelle wiederverwendet werden können.