✳️Huvudpunkter

✳️✳️Felveckat/Skadat proteiener:

– Detektion via ERAD (oskyddad hydrophobic regioner, oparad cysteine rester, immature glykaner)

– ubiquitinering 

– Retro-flyttning in i cytosolen (ATP- beroende)

– Nedbrytning via Protosomer genom ubiquitin–proteasome systemet (UPS) (ATP- beroende i cytosol)

✳️Anledningen till intracellulär proteolys kan vara:

1- Att ett protein är felveckat 2- Att ett protein är skadat 3-Reglering av cellfunktion.

om långsam eller felveckning i ER/Endoplasmic Reticulum Associated Protein Degradation (ERAD) misslyckas (inga bryts ned där) då transporteras proteinet ATP-beroende till cytosol för ubikvitinering då degraderas mha 26s (Proteasomer) i cytosol.

✳️Vad är ERAD systemet?

Endoplasmatisk-reticulum-associerad proteinnedbrytning (ERAD) består av cellulär väg som riktar sig till felvikta proteiner i endoplasmatiska  reticulum för ubiquitination och efterföljande nedbrytning av ett proteinnedbrytande komplex, som kallas proteasom.

✳️✳️Processen för ERAD kan delas in i tre steg:

✳️✳️Sjukdomar som är förknippade med ERAD-funktionsstörningar

Eftersom ERAD är en central del av den sekretoriska vägen så kan störningar i detta orsaka en rad sjukdomar. Dessa störningar kan klassificeras i två grupper.

• mutationer i ERAD-komponenter: ackumuleras onormala proteinerna i cellerna och skadar cellen. Ett exempel på en sjukdom som orsakas av denna första grupp av störningar är Parkinsons sjukdom. Det orsakas av en mutation i parkin genen. Parkin är ett protein som fungerar i komplex med CHIP som en ubiquitin ligase och övervinner ackumulering och aggregering av felvikta proteiner.

✳️✳️✳️ERAD och HIV💯

Tilläggning av Polyubiquitinkedjor till ERAD-substrat är nödvändig för deras export. 

HIV använder en effektiv mekanism för att flytta ett “single-membrane-spanning host protein”, CD4, från ER och leder detta till ERAD.

• CD4 är normalt ett stabilt protein och är sannolikt inte ett mål för ERAD.
• HIV producerar membranproteinet Vpu som binder till CD4.
• Vpu utnyttjar bara en del av ERAD-processen för att degradera CD4.
• Vpu-proteinet av HIV-1 är ett protein på ER-membranet och riktar sig mot nytillverkade CD4 i endoplasmatiskt reticulum då nedbryter detta genom cytosoliska proteasomer. 
• CD4 behålls i ER kommer att vara ett mål för en variant ERAD stig snarare.
• Vpu förmedlar CD4-retentionen i ER och leder till nedbrytning av detta.

✳️Vad är ubiquitin💯?

Ett för litet protein (ca 76 a.a.) som märker en “adresslapp” för nedbrytning av andra proteiner.

✳️✳️Vad är ubikvitinering?

En enzymreglerad posttranslationell modifiering som sker i cytoplasman och i cellkärnan. Modifieringen sker med hjälp av (mha) tre proteinkomplex via kovalent bindning av Ub (via Ub:s c-terminal) till lysin på annat protein. E1 binder Ub mha ATP – ubikvitinligas då bildar en hög energi thioester linkage mellan en cystein rester i sin aktiva plats och terminal av ubiquitin. Den resulterande aktiverade ubiquitinen överförs sedan till E2, som är ett ubiquitin-konjugerande enzym. Då binder Ub-E2 till E3. E3 binder in proteinet som ska protolyseras till proteinets DEGRON (delen på proteinet som känns igen av E3). E3 kan binda på fler Ub´s på samma målprotein då ska poly-ub bildas. Ett polyubiquitinerat protein känns igen av specifika subenheter i 19S-cappingkomplexen i 26S-proteasomen.

✳️✳️Vad beror ubikvitinerings hästighet på?

Det beror på vilken aminosyra den har i sin N-terminala ände. Exempelvis om ett protein börjar med 

• metionin har det en halveringstid på runt 20 timmar.
• arginin har det en halveringstid runt 2 minuter.

✳️✳️✳️Funktion

Systemet för ubiquitination fungerar i en mängd olika cellulära processer, inklusive: 

• Antigenbearbetning
• Apoptos
• Biogenes av organeller
• Cellcykel och delning
• DNA-transkription och reparation
• Differentiering och utveckling
• Immunsvar och inflammation
• Neural och muskeldegeneration
• Upprätthållande av mångfald 
• Morfogenes av neurala nätverk
• Modulering av cellytreceptorer, jonkanaler och den sekretoriska vägen
• Svar på stress och extracellulära modulatorer
• Ribosombiogenes
• Virusinfektion

✳️💯Vilka är Proteasomer?

Proteasomer eller 26S💯 är nedbrytningsplatser för proteiner märkta med ubiquitin.💯

Ett stort ATP-beroende proteinkomplex 💯(av ca 50 proteiner; lika komplicerad som ribosomen) i cytosolen som nedbryter poly-Ub:ade proteiner.

Proteasomer finns i alla eukaryota 💯celler. (finns ej hos prokaryota: bakterier).

Proteasomer har inte membran.💯

Ubiquitin binder till proteiner som ska brytas ned och fungerar därmed som en signal till proteasom.

Proteasomer är multiproteiner som består av tre subenheter, en större katalytisk mittenbit och två mindre regulatoriska ändbitar (“tunna med lock”).

Nedbrytningen sker “i tunnan” . 26S-proteasomen vecker upp målproteinet 💯 och förar in det i sin proteaskammare och detta är 💯ATP-beroende.

Nedbrytningsprodukterna, de enskilda aminosyrorna, kan sedan användas t.ex. för att:

•  skapa nya proteiner
• utvinna energi.

✳️✳️Hur uppbyggas proteasomen?

Proteasomen består av:

1. Centrala delen, AKA: “20S”, “core particle”, “soptunnan”
2. Komplex 1 + 2 kallas tillsammans för 19S och kan sitta på ena eller båda sidor av 20s /tunnan.
   1. Proteinkomplex 1, AKA: Locket.
   2. proteinkomplex 2 som ger specificitet för poly-Ub:ade proteiner då det innehåller:
      1. Poly-ub-bindande receptorer
      2. hydrolas (tar bort poly-ub från proteiner)

✳️✳️✳️Sekvensen blir:

1. poly-ub binds in av 19S (2.1)

2. 19S börjar dra in substratet i 20S-delen.

3. poly-ub klyvs bort från målproteinet av 19S på vägen in. (2.2)

4. hydrolys till korta peptider à brytas ned ytterligare i cytoplasman.

✳️Kontrollpunkter

✳️✳️3 kontrollpunkter:

• Den första kontrollpunkten kallas ERAD-C och övervakar viktillståndet hos de cytosoliska domänerna hos membranproteiner. Om defekter upptäcks i cytosoliska domäner, kommer denna kontrollpunkt att ta bort det felvikta proteinet.
• När de cytosoliska domänerna befinns vara korrekt vikta, kommer membranproteinet att passera till en andra kontrollpunkt där luminala domänerna övervakas. Denna andra kontrollpunkt kallas ERAD-L-vägen. Inte bara membranproteiner som överlever den första kontrollpunkten styrs för sina luminala domäner, även lösliga proteiner inspekteras av denna väg eftersom de är helt luminala och därmed kringgå den första kontrollpunkten. Om en lesion i luminala domäner upptäcks, bearbetas det involverade proteinet för ERAD med hjälp av en uppsättning faktorer inklusive de vesicular trafficking maskiner som transporterar felvikta proteiner från endoplasmatiska reticulum till Golgi apparaten.
• Den tredje kontrollpunkten har beskrivits som bygger på inspektion av transmembrane domäner av proteiner. Det kallas ERAD-M vägen men det är inte särskilt tydligt i vilken ordning det måste placeras när det gäller de två tidigare beskrivna vägar.

✳️Chaperoner

Chaperoner är en grupp av proteiner som hjälper till med veckningen av andra proteiner, vissa av dem är så kallade värmechockproteiner (HSP, heat shock proteins). Chaperonerna är konstitutiva och finns i alla delar av cellen. De delas in i två huvudgrupper:

• molekylära chaperoner (HSP70-liknande) som bland annat binder och stabiliserar oveckade eller delvis veckade proteiner och därmed skyddar dem från nedbrytning.
• chaperoniner (HSP60-liknande) som aktivt veckar proteiner inuti sin tunn-liknande struktur.

En del proteiner veckas till sin slutgiltiga tertiärstruktur av de molekylära chaperonerna som binder till proteinet allt eftersom det syntetiseras i ribosomen. Andra proteiner behöver ytterligare veckning vilket då sker i chaperoninerna: Proteinet förs in i chaperoninen allteftersom det bildas. HSP70 släpper och följer därmed inte med in. Inne i chaperonen binder proteinet till subenheter i den tunnliknande strukturens väggar vilka genom ATP-hydrolys fås att vrida sig och därmed vecka proteinet. Denna process kan upprepas.

🔗Ref:

https://en.wikipedia.org/wiki/Endoplasmic-reticulum-associated_protein_degradation^ 

Groisman B, Shenkman M, Ron E, Lederkremer GZ (januari 2011). “Mannose-putsning krävs för leverans av ett glykoprotein från EDEM1 till XTP3-B och till sena endoplasmatiska retikulum-associerade nedbrytningssteg”. Tidskriften för biologisk kemi. 286 (2): 1292–300. doi:10.1074/jbc. M110.154849. PMC 3020737. PMID 21062743.

^ Groisman B, Avezov E, Lederkremer GZ (september 2006). “E3en Ubiquitin Ligases HRD1 och SCFFbs2 känn igen proteinet Moiety och socker kedjar, respektive, av en ER-tillhörande degraderingssubstrat”. Israel tidning kemi. 46 (2): 189–96. doi:10.1560/2QPD-9WP9-NCYK-58X3.

^ Jump up to:^A B Magadán JG, Pérez-Victoria FJ, Sougrat R, Ye Y, Strebel K, Bonifacino JS (april 2010). “Flerskiktad mekanism för nedreglering av CD4 genom HIV-1 Vpu som omfattar distinkta ER-retention och ERAD-inriktningssteg”. PLOS Patogener. 6 (4): e1000869. doi:10.1371/journal.ppat.1000869. PMC 2861688. PMID 20442859.