Was ist Ubiquitin und warum ist es wichtig?

Ubiquitin ist ein kleines regulatorisches Protein mit 76 Aminosäuren, das 1975 entdeckt wurde. Es ist in allen eukaryotischen Zellen vorhanden und steuert die Bewegung wichtiger Proteine ​​in der Zelle, die sowohl an der Synthese neuer Proteine ​​als auch an der Zerstörung defekter Proteine ​​beteiligt sind.

Eukaryotische Zellen

Ubiquitin wurde in allen eukaryotischen Zellen mit der gleichen Aminosäuresequenz gefunden und ist durch die Evolution praktisch unverändert geblieben. Eukaryontische Zellen sind im Gegensatz zu prokaryontischen Zellen komplex und enthalten einen Kern und andere Bereiche spezialisierter Funktion, die durch Membranen getrennt sind.

Eukaryontische Zellen bilden Pflanzen, Pilze und Tiere, während prokaryontische Zellen einfache Organismen wie Bakterien bilden.

Was macht Ubiquitin?

Die Zellen in Ihrem Körper bauen schnell Proteine ​​auf und ab. Ubiquitin bindet an Proteine ​​und markiert sie zur Entsorgung. Diesen Vorgang nennt man Ubiquitinierung.

Markierte Proteine ​​werden zu Proteasomen gebracht, um zerstört zu werden. Unmittelbar vor dem Eintritt des Proteins in das Proteasom wird Ubiquitin zur erneuten Verwendung getrennt.

2004 erhielten Aaron Ciechanover, Avram Hershko und Irwin Rose den Nobelpreis für Chemie für die Entdeckung dieses Prozesses, der als Ubiquitin-vermittelter Abbau (Proteolyse) bezeichnet wird.

Warum ist Ubiquitin wichtig?

Aufgrund seiner Funktion wurde Ubiquitin im Hinblick auf eine mögliche gezielte Therapie zur Behandlung von Krebs untersucht.

Ärzte konzentrieren sich auf bestimmte Unregelmäßigkeiten in den Krebszellen, die ihnen das Überleben ermöglichen. Das Ziel besteht darin, Ubiquitin zur Manipulation des Proteins in Krebszellen zu verwenden, um das Absterben der Krebszelle herbeizuführen.

Die Untersuchung von Ubiquitin führte zur Entwicklung von drei von der Food and Drug Administration (FDA) zugelassenen Proteasom-Inhibitoren zur Behandlung von Patienten mit multiplem Myelom, einer Form von Blutkrebs:

  • Bortezomib (Velcade)
  • Carfilzomib (Kyprolis)
  • ixazomib (Ninlaro)

Kann Ubiquitin zur Behandlung anderer Erkrankungen angewendet werden?

Nach Angaben des National Cancer Institute untersuchen Forscher Ubiquitin im Zusammenhang mit normaler Physiologie, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und anderen Erkrankungen. Sie konzentrieren sich auf verschiedene Aspekte von Ubiquitin, darunter:

  • Regulierung des Überlebens und des Todes von Krebszellen
  • seine Beziehung zu Stress
  • seine Rolle bei Mitochondrien und seine Auswirkungen auf die Krankheit

Mehrere neuere Studien haben die Verwendung von Ubiquitin in der Zellmedizin untersucht:

  • Eine Studie aus dem Jahr 2017 ergab, dass Ubiquitin auch an anderen zellulären Prozessen beteiligt ist, beispielsweise an der Aktivierung der Entzündungsreaktion durch den Kernfaktor κB (NF-κB) und der Reparatur von DNA-Schäden.
  • Eine Studie aus dem Jahr 2018 legte nahe, dass eine Funktionsstörung des Ubiquitinsystems zu neurodegenerativen Erkrankungen und anderen Erkrankungen des Menschen führen kann. Diese Studie zeigt auch, dass das Ubiquitin-System an der Entwicklung von Entzündungs- und Autoimmunerkrankungen wie Arthritis und Psoriasis beteiligt ist.
  • Eine Studie aus dem Jahr 2016 ergab, dass viele Viren, einschließlich Influenza A (IAV), eine Infektion durch Übernahme der Ubiquitinierung begründen.

Aufgrund seiner vielfältigen und komplizierten Natur sind die Mechanismen hinter den physiologischen und pathophysiologischen Wirkungen des Ubiquitinsystems jedoch noch nicht vollständig verstanden.

Das wegnehmen

Ubiquitin spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation von Proteinen auf zellulärer Ebene. Ärzte glauben, dass es vielversprechendes Potenzial für eine Vielzahl von gezielten zellularmedizinischen Behandlungen hat.

Die Untersuchung von Ubiquitin hat bereits zur Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung des multiplen Myeloms, einer Form von Blutkrebs, geführt. Diese Medikamente umfassen Bortezomib (Velcade), Carfilzomib (Kyprolis) und Ixazomib (Ninlaro).