Nóbelsverðlaunin í efnafræði 2004 – Ubiquitin miðlað próteinniðurbrot

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

Abstract

Fyrir rúmlega hálfri öld voru umskipti próteina innan frumu lítt þekkt. Almennt var talið að frumur væru stöðugar einingar en framsýnir vísindamenn áttuðu sig á að nýmyndun og niðurbrot próteina væru mikilvægir ferlar og undir nákvæmri stjórn. Þegar farið var að vinna með geislamerktar amínósýrur fengust sannanir fyrir því að tilurð og eyðing próteina innan fruma væru sívirk fyrirbæri (Simpson MV 1953). Í þeim rannsóknum kom einnig fram að þörf var á orku, í formi ATP, fyrir próteinniðurbrot. Þetta olli nokkrum vangaveltum, því einkennilegt þótti að rof á orkuríku peptíðtengi þyrfti viðbótarorku, enda var ekki þörf á þessu hjá þekktum próteinkljúfum. Nokkur skýring þótti þó að orkuþörfin greindist snemma í próteinniðurbrotsferlinu, sem benti til þátttöku í stjórnun þess (Hershko & Tomkins 1971). Meltikorn höfðu verið þekkt frá því um 1960 og almennt var talið að þau væru helsti vettvangur próteinniðurbrots í frumunni. Nú hefur komið í ljós að próteinniðurbroti er nákvæmlega stýrt og mikil sértækni er varðandi hvarfefni, tíma og staðsetningu. Lykilprótein í þessari stjórnun er ubiquitin sem fyrst var lýst árið 1975 (Goldstein et al.). Nafnið er dregið af latínu "ubique" sem þýðir "alls staðar" , enda er próteinið víða tjáð í talsverðu magni. Í dag er heilmikið vitað um ubiquitin sem er 9kDa, 76 amínósýru-prótein. Það er vel varðveitt í þróun, t.d. er einungis þriggja amínósýru munur á ubiquitini í gerfrumu og spendýri. Ubiquitin hefur fjórar lysin (K) amínósýrur í stöðu 11, 29, 48 og 63. Lysin hefur lausan amínóhóp, en það er forsenda þess að ubiquitin geti myndað langar keðjur, eða fjölubiquitin. Þessar keðjur verða til þegar carboxyl-endi (C-endi) einnar ubiquitin sameindar er í samgildu tengi við K48 á næstu ubiquitin sameind. Prótein sem eru tengd fjölubiquitini eru merkt til niðurbrots og fyrsta skrefið er að flytja þau til próteasóma. Próteasóm eru fjölpróteinaflóki með tunnulaga byggingu. Próteinin eru þrædd inn í próteósómin og brotin niður þar í lítil peptíð, oft 7-11 amínósýrur að lengd. Ubiquitin er ekki brotið niður í próteasómum, einungis er klippt á milli ubiquitin sameinda, en það gerist einnig utan próteasóma. Þannig er hægt að endurnota ubiquitin fyrir áframhaldandi próteinniðurbrot. Nóbelsverðlaunahafarnir í efnafraeði 2004, Aaron Ciechanover (f. 1947), Avram Herskho (f. 1937) og Irwin Rose (f. 1926) uppgötvuðu í sameiningu ubiquitin-miðlað próteinniðurbrot, ferli þar sem lífhvatakerfi tengir fjölmargar sameindir ubiquitins við prótein sem fruman þarf að losa sig við. Ákvörðun um veitingu Nóbelsverðlaunanna 2004 byggði einkum á rannsóknum sem þeir framkvæmdu á fyrri hluta níunda áratugarins. Aaron Ciechanover og Avram Herskho hafa lengst af starfað á Institute of Technology Haifa, Israel. Einnig störfuðu þeir báðir sem gestavísindamenn (þá var Ciechanover enn doktorsnemandi) á rannsóknastofu Irwin Rose, Institute for Cancer Research, Fox Chase Center í Philadelphiu Bandaríkjunum. Eftir doktorsprófið 1981 færði Ciechanover sig yfir til Massachusetts Institute of Technology (MIT) í Boston í Bandaríkjunum. Síðustu árin hefur Irwin Rose starfað við Kaliforníusháskólann í Irvine. Nóbelsverðlaunin fengu þeir félagar einkum fyrir vinnu sína við að skilgreina þau lífhvatakerfi sem flytja ubiquitin yfir á prótein sem brjóta á niður (sjá mynd).
Original languageIcelandic
Pages (from-to)151-153
Number of pages3
JournalRAUST - Tímarit um raunvísindi og stærðfræði
Volume2
Issue number2
Publication statusPublished - Jun 2004

Cite this