Ubiquitin är en typ av protein som finns i eukaryota celler. Eukaryota celler har en cellkärna och finns i människor, djur, växter och svampar. Inuti celler syntetiseras och bryts proteiner kontinuerligt ner, eller bryts ned, och ubiquitinsystemet hjälper till att reglera denna proteinomsättning. Ubiquitin fäster sig vid de proteiner som ska brytas ned, och märker dem effektivt. Sedan förs proteinerna till en struktur som kallas en proteasom där nedbrytning sker.
Proteiner är gjorda av enheter som kallas aminosyror, och 76 aminosyror utgör det lilla ubiquitinproteinet. Sekvensen för dessa aminosyror förändras inte särskilt mycket i olika organismer, så jäst ubiquitin och humant ubiquitin innehåller bara cirka tre sekvensskillnader. Ubiquitin har fått sitt namn från ordet ubiquitous, som syftar på något som finns överallt. I enlighet med dess namn är ubiquitin inte begränsat till en del av cellen utan finns överallt. Ubiquitinsystemet är involverat i många cellulära processer där proteinmodifiering sker, inklusive tillväxt, delning och död av celler, och kopiering och reparation av DNA.
Innan ubiquitinsystemet kan börja fungera måste ubiquitin aktiveras. Detta steg kräver energi i form av adenosintrifosfat (ATP), en struktur som bär kemisk energi inuti cellen. Energin behövs för att ett enzym som kallas E1 ska kunna aktivera ubiquitin.
Därefter verkar ytterligare två ubiquitin-systemenzymer, kända som E2 och E3, tillsammans för att fästa ubiquitin till målproteinet. Man tror att E3 också hjälper till att identifiera proteinet, och en eller flera ubiquitinmolekyler kan sedan fästas till det. Signalen som markerar ett protein för igenkänning av ubiquitinsystemet är inte känd, även om forskare tror att vissa aminosyror kan vara ansvariga, av vilka några kan förbli dolda om inte proteinet vecklas ut eller deltar i en reaktion.
Slutligen överförs proteinet med dess ubiquitin-tagg till en proteasom för att brytas ned. Vissa forskare tror att ubiquitin hjälper till att hålla proteinet fäst vid proteasomen medan nedbrytning sker, vilket förhindrar att det bryts bort för tidigt. Proteasomer är cylindriska proteinnedbrytande maskiner som består av en stapel med ringar. Ringarna i varje ände av cylindern är inaktiva medan de centrala ringarna är aktiva och omsluter en kammare i vilken proteiner bryts ner. Hattar på båda ändarna av cylindern fäster vid ubiquitin och leder proteiner in i kammaren för nedbrytning.