Jalur ubiquitin-proteasome adalah jalur intraseluler yang memungkinkan sel mencerna protein yang sudah tua, dan karena itu tidak mungkin berfungsi dengan baik, atau protein yang berubah bentuk saat dibuat. Tanpa protein pelacak jalur ubiquitin-proteasome yang tidak berfungsi dengan kemanjuran sebanyak protein yang lebih baru, sel pada akhirnya akan membuang sumber daya biologis yang berharga, yang akan memiliki efek negatif pada seluruh organisme, apakah organisme itu uniseluler atau multiseluler. seluler. Jalur ini ada di mana-mana – seperti yang disebut “ubiquitin” – dan dapat ditemukan pada organisme mulai dari archaebacteria uniseluler hingga manusia.
Ubiquitination adalah proses yang, seperti namanya, terjadi pada sebagian besar molekul protein seluler. Ketika protein seluler mengalami siklus melalui proses metabolisme atau siklus biologis lainnya, mereka sering digunakan dan pengulangan siklus. Ini adalah indikator biologis untuk berapa lama atau seberapa digunakan protein tertentu. Dengan menandai protein dengan rantai ubiquitin yang menunjukkan berapa kali protein telah didaur ulang, sel memiliki cara untuk mengetahui protein mana yang dipecah dan harus dicerna, membuka jalan bagi protein baru untuk dibuat oleh konstituen asam amino daur ulang yang hasil dari kerusakan itu.
Untuk beberapa molekul, ubiquitinasi dapat mengubah fungsi protein, seperti halnya fosforilasi. Sebuah contoh tunggal ubiquitination tidak menandai protein untuk pencernaan melalui proteasome. Namun, poli-ubiquitinasi menandai protein untuk degradasi di jalur ubiquitin-proteasome dengan memindahkan molekul poli-ubiquitinated ke dalam proteasome.
Jalur ubiquitin-proteasome didorong oleh adenosin trifosfat (ATP), sumber energi intraseluler yang umum. Enzim yang terkait dengan ubiquitinasi, seperti E1, E2, E3 dan E4, memfasilitasi ubiquitinasi protein, terlepas dari apakah protein tersebut ditandai hanya sekali atau menjadi poli-ubiquitinasi. Ada banyak varian berbeda dari enzim spesifik dalam keluarga enzim E1-E4 ini. Ketika protein poli-ubiquitinated akhirnya diarahkan ke proteasom, ATP juga harus disediakan agar proteasom memiliki energi aktivasi yang cukup untuk memutuskan ikatan protein yang ditandai untuk degradasi.
Jalur ubiquitin-proteasome dengan demikian dapat dianggap sebagai pendaur ulang protein intraseluler. Ini memecah protein lama atau salah lipat menjadi unit yang lebih kecil – asam amino atau kelompok kecil asam amino – yang kemudian dapat digunakan oleh sel untuk membuat protein baru. Sementara poli-ubiquitinasi adalah penyebab paling umum dari degradasi protein yang digerakkan oleh proteasome, proteasome juga dapat memecah protein yang disfungsional atau salah lipatan dengan cara yang tidak bergantung pada ubiquitin. Karena proteasom memainkan peran yang membantu dalam fungsi sistem kekebalan, beberapa molekul intraseluler juga dapat didegradasi oleh proteasom karena presentasi antigen sebagai konsekuensi dari respons sistem imun intraseluler.