Ubikvitīns ir mazs, 76 aminoskābju, regulējošs proteīns, kas tika atklāts 1975. gadā. Tas atrodas visās eikariotu šūnās, vadot svarīgu olbaltumvielu kustību šūnā, piedaloties gan jaunu olbaltumvielu sintēzē, gan bojātu olbaltumvielu iznīcināšanā.
Eikariotu šūnas
Atrasts visās eikariotu šūnās ar vienādu aminoskābju secību, ubiquitīns evolūcijas gaitā praktiski nav mainījies. Eikariotu šūnas, atšķirībā no prokariotu šūnām, ir sarežģītas un satur kodolu un citas specializētās funkcijas zonas, ko atdala membrānas.
Eikariotu šūnas veido augus, sēnītes un dzīvniekus, savukārt prokariotu šūnas veido vienkāršus organismus, piemēram, baktērijas.
Ko dara ubikvitīns?
Jūsu ķermeņa šūnas ātri veido un sadala olbaltumvielas. Ubikvitīns pievienojas olbaltumvielām, marķējot tos iznīcināšanai. Šo procesu sauc par ubiquitination.
Proteīni, kas marķēti, tiek nogādāti iznīcināšanai proteasomās. Tieši pirms olbaltumvielu nonākšanas proteasomā, ubikvitīns tiek atvienots, lai atkal lietotu.
2004. gadā Nobela prēmija ķīmijā tika piešķirta Āronam Ciechanoveram, Avram Herško un Irvinam Rozam par šī procesa, ko sauc par ubiquitīna starpniecību, degradāciju (proteolīzi), atklāšanu.
Kāpēc ubikvitīns ir svarīgs?
Balstoties uz ubikvitīna funkciju, tas tika pētīts attiecībā uz iespējamo mērķa terapiju vēža ārstēšanai.
Ārsti koncentrējas uz īpašiem pārkāpumiem vēža šūnās, kas ļauj viņiem izdzīvot. Mērķis ir izmantot ubikvitīnu, lai manipulētu ar olbaltumvielām vēža šūnās, lai izraisītu vēža šūnas nāvi.
Ubikvitīna pētījumu rezultātā tika izstrādāti trīs proteasomu inhibitori, kurus apstiprinājusi Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA), lai ārstētu cilvēkus ar multiplo mielomu, kas ir asins vēža forma:
- bortezomibs (Velcade)
- karfilzomibs (Kyprolis)
- ixazomib (Ninlaro)
Vai ubikvitīnu var izmantot citu slimību ārstēšanai?
Saskaņā ar Nacionālā vēža institūta datiem pētnieki pēta ubikvitīnu saistībā ar normālu fizioloģiju, sirds un asinsvadu slimībām, vēzi un citiem traucējumiem. Viņi koncentrējas uz vairākiem ubikvitīna aspektiem, tostarp:
- kas regulē vēža šūnu izdzīvošanu un nāvi
- tās saistība ar stresu
- tās loma mitohondrijos un slimības sekas
Vairāki neseni pētījumi ir izpētījuši ubikvitīna izmantošanu šūnu medicīnā:
- 2017. gada pētījumā tika ierosināts, ka ubikvitīns ir iesaistīts arī citos šūnu procesos, piemēram, kodolfaktoru-KB (NF-κB) iekaisuma reakcijas aktivizēšanā un DNS bojājumu novēršanā.
- 2018. gada pētījumā tika ierosināts, ka ubiquitīna sistēmas disfunkcija var izraisīt neirodeģeneratīvus traucējumus un citas cilvēku slimības. Šis pētījums arī norāda, ka ubikvitīna sistēma ir iesaistīta iekaisuma un autoimūnu slimību, piemēram, artrīta un psoriāzes, attīstībā.
- 2016. gada pētījumā tika ierosināts, ka daudzi vīrusi, ieskaitot A gripu (IAV), inficējas, pārņemot ubiquitination.
Tomēr tā daudzveidīgās un sarežģītās būtības dēļ ubiquitīna sistēmas fizioloģiskās un patofizioloģiskās darbības mehānismi vēl nav pilnībā izprotami.
Līdzņemšana
Ubikvitīnam ir svarīga loma olbaltumvielu regulēšanā šūnu līmenī. Ārsti uzskata, ka tam ir daudzsološs potenciāls dažādu mērķtiecīgu šūnu zāļu ārstēšanai.
Ubikvitīna pētījums jau ir ļāvis izstrādāt medikamentus multiplās mielomas, kas ir asins vēža forma, ārstēšanai. Šīs zāles ietver bortezomiba (Velcade), karfilzomiba (Kyprolis) un ixazomib (Ninlaro).
