פירוק חלבונים מוסדר

תאים צריכים לווסת את רמות החלבונים התוך-תאיים שלהם בהתאם לשינויים במצבם, כגון גירויים סביבתיים, או שינויים מטבוליים או התפתחותיים אחרים.

ויסות או בקרה זו של ריכוזי החלבונים בתוך התא תלויה בקצב הסינתזה שלהם, כמו גם בפירוק שלהם.

באיקריוטים, פירוק חלבונים תוך תאיים מתווך בעיקר על ידי מערכת היוביקוויטין-פרוטאזום. מערכת זו ממלאת שתי פונקציות עיקריות בתוך התאים - בקרת האיכות של חלבונים שאינם מקופלים או פגומים, ובקרת רמות החלבונים התאיים החשובים.

הספציפיות של השפלה פרוטאזומלית בתא מוסדרת באמצעות מנגנונים שונים.

לתאים אאוקריוטים יש קבוצה של חלבונים הנקראים ליגאזות E3 - היחידה הקטליטית העיקרית של ליגאז יוביקוויטין. כל אחת ממולקולות E3 ייחודיות אלה יכולה ליצור רק חלבון מטרה ספציפי בעת ההפעלה.

כל ליגאז חלבון E3 יכול גם להיות מופעל רק באמצעות אות ספציפי כגון זרחון, מעבר אלוסטרי עקב קשירת ליגנד, או תוספת תת-יחידה חלבונית. זה מווסת את היוביקוויטינציה של חלבון המטרה מה שמוביל לפירוק שלו על ידי פרוטאזום.

לדוגמה, APC, או קומפלקס מקדם אנאפאזה, הוא ליגאז E3 רב-תת-יחידה האחראי לפירוק של רגולטורים חשובים של מחזור התא. עם זאת, הוא מופעל רק בנקודות זמן ספציפיות במהלך מחזור התא על ידי תוספת של יחידות משנה קו-אקטיבטור. תת-יחידות אלה ממלאות תפקיד חשוב בקישור סלקטיבי של הנגמ"ש לחלבוני המטרה שלו.

לחלופין, שינוי קונפורמטיבי בחלבון המטרה עצמו עם זרחן של אתר מסוים, או דיסוציאציה של תת-יחידה חלבונית, או פיצול של קשר פפטידי, יכולים לחשוף אות פירוק מוסתר בדרך כלל. אות זה יכול להיות מזוהה על ידי ליגאז יוביקוויטין, וכתוצאה מכך יוביקוויטינציה של החלבון.

לדוגמה, חלבוני ציקלין מכילים אות פירוק פנימי אשר ניתן לזהות רק על ידי APC. עם זאת, אות זה נחשף רק כאשר ציקלין קינאז פוספורילטס אתר מסוים בחלבון הציקלין. זה מביא לשינוי קונפורמטיבי בחלבון שחושף את אות הפירוק שלו - מה שמוביל לפוליוביקוויטינילציה שלו, ולפירוק בפרוטאזום.