Modyfikacje potranslacyjne (PTM) są ważnym mechanizmem regulującym białka, co jest niezbędne dla homeostazy komórek. Ubikwitylacja białek to dynamiczna i skomplikowana modyfikacja, która tworzy asortyment różnych sygnałów, co skutkuje kilkoma wynikami komórkowymi w organizmach eukariotycznych. Ubikwitylacja to odwracalny proces polegający na przyłączeniu białka ubikwityny zawierającego 76 aminokwasów do substratu, zachodzącego w kaskadzie enzymatycznej złożonej z trzech odrębnych reakcji1. Pierwszy etap charakteryzuje się aktywacją ubikwityny, która zależy od hydrolizy ATP w celu wytworzenia wysokoenergetycznej ubikwityny połączonej z tioestrem między C-końcem ubikwityny a resztą cysteiny obecną w miejscu aktywnym enzymu E1. Następnie ubikwityna jest przenoszona do enzymu E2, tworząc tioester podobny do kompleksu z ubikwityną. Następnie ubikwityna jest kowalencyjnie przyłączana do substratu przez E2 lub, częściej, przez enzym E3, który rozpoznaje i oddziałuje z substratem2,3. Czasami enzymy E4 (czynniki wydłużające łańcuch ubikwityny) są niezbędne do promowania składania łańcuchów multiubikwityny3.
Ubikwityna ma siedem reszt lizyny (K6, K11, K27, K29, K33, K48 i K63), co pozwala na tworzenie łańcuchów poliubikwityny, które generują odrębne połączenia w celu wytworzenia różnych trójwymiarowych struktur, które będą rozpoznawane przez kilka białek efektorowych4,5. W związku z tym rodzaj łańcucha poliubikwityny wprowadzony do substratu jest niezbędny do decydowania o losie jego komórki6,7,8. Co więcej, substrat może być również ubikwitynowany przez swoje N-końcowe reszty zwane N-degronami. Specyficzne ligazy ubikwityny E3 są odpowiedzialne za rozpoznawanie N-degronu, umożliwiając poliubikwitylację pobliskich reszt lizyny9.
Obecnie scharakteryzowano ponad 40 różnych substratów specyficznych dla SCF. Wśród nich można znaleźć kluczowe regulatory kilku szlaków biologicznych, w tym różnicowania i rozwoju komórek, a także przeżywania i umierania komórek10,11,12,13. W związku z tym identyfikacja specyficznych substratów każdej ligazy ubikwityny E3 jest niezbędna do zaprojektowania kompleksowej mapy różnych zdarzeń biologicznych. Mimo że identyfikacja prawdziwych substratów jest wyzwaniem biochemicznym, zastosowanie metod opartych na biochemii jest bardzo odpowiednie do oceny specyficzności łańcucha i rozróżnienia między mono- i poliubikwitylacją14. W badaniu tym opisano kompletny protokół testu ubikwitylacji z wykorzystaniem linii komórkowej ssaków HEK293T nadekspresji substratu UXT-V2 (Wszechobecnie eksprymowana izoforma 2 białka opiekuńczego podobnego do prefoldyny) z kompleksem E3 ubikwityna-ligaza SCF (Fbxo7). UXT-V2 jest niezbędnym kofaktorem dla sygnalizacji NF-κB, a gdy białko to zostanie zniszczone w komórkach, hamuje indukowaną przez TNF-α aktywację NF-κB11. Tak więc, aby wykryć poliubikwitylowany UXT-V2, stosuje się inhibitor proteasomu MG132, ponieważ ma on zdolność blokowania aktywności proteolitycznej podjednostki 26S kompleksu proteasomowego15. Ponadto ekstrakt komórkowy jest poddawany badaniu IP na małą skalę w celu oczyszczenia substratu, przy użyciu specyficznego przeciwciała unieruchomionego na żywicy agarozowej w celu późniejszego wykrycia przez WB przy użyciu wybranych przeciwciał. Protokół ten jest bardzo przydatny do walidacji ubikwitylacji substratu w środowisku komórkowym, a także może być dostosowany do różnych typów komórek ssaków i innych kompleksów ubikwityna-ligaza E3. Konieczna jest jednak walidacja badanego substratu za pomocą testu ubikwitylacji in vitro, ponieważ oba protokoły uzupełniają się nawzajem pod względem identyfikacji prawdziwych substratów.