Sel secara konstan melakukan metabolisme zat baik untuk mendapatkan energi maupun untuk mendapatkan molekul yang diperlukan untuk mensintesis protein. Namun, jika ini masalahnya, sel akan penuh dengan protein yang telah digunakannya atau matriks seluler tempat sel ditemukan akan penuh dengan zat sisa. Ini tidak terjadi, memang benar bahwa sampai batas tertentu sel menghasilkan limbah yang mereka keluarkan ke luar, tetapi sebagian besar protein mereka yang tidak lagi mereka gunakan atau yang kehilangan keefektifannya didaur ulang di dalam sel itu sendiri secara berurutan, sederhananya, untuk mendapatkan komponen baru untuk membuat protein baru.
Salah satu rute yang paling terkenal untuk pemulihan peptida yang membentuk protein adalah melalui proteasome. Apa yang dapat Anda baca lebih lanjut di sini . Protein yang akan didegradasi oleh proteasome ditandai oleh ubiquitin. Penemuan cara kerja jalur daur ulang protein ini memenangkan Hadiah Nobel Kimia tahun 2004 kepada Drs A. Ciechanover, A. Hershko dan I. Rose.
The ubiquitin (atau ubiquitin) adalah protein kecil pada manusia memiliki 76 asam amino dan berat molekul 8,5 kDa. Ketika ditemukan pada tahun 1975, ditemukan ada di semua jenis sel dan di semua eukariota dan tidak ada di prokariota. Konservasi urutan asam amino sangat dilestarikan pada eukariota, protein manusia dan ragi memiliki kesamaan 96%. Pada manusia, 4 gen diketahui mengkode protein mirip ubiquitin. Protein dicirikan oleh urutan lisin dan rantai lurus pada terminal-C-nya.
Ubiquitinasi adalah proses yang membutuhkan 3 enzim dan pengeluaran energi dalam bentuk ATP. Pada langkah pertama, ATP diubah menjadi AMP dan jembatan dibuat antara gugus karboksil di terminal-C ubiquitin dan gugus hidrogen sulfida (-SH) dari sistein enzim E1. Pada langkah kedua, enzim E1 mentransfer ubiquitin ke gugus -SH dari enzim E2. Set E2-ubiquitin ini akan berinteraksi dengan enzim E3, yang bertanggung jawab untuk mengenali substrat ubiquitin dan melakukan transfer E2 ke protein.
Ada beberapa enzim yang dapat bertindak sebagai E3, semuanya berbagi domain pengenalan fungsional HECT, RING atau U-box. Kadang-kadang bisa menjadi enzim kedua, E2, yang secara langsung mengandung domain RING dan mengkatalisis transfer ubiquitin.
Protein yang akan didegradasi setidaknya memiliki satu domain UBD (ubiquitin binding domain), terdapat lebih dari 20 keluarga domain UBD, meskipun semuanya kaya akan lisin. Bergantung pada jenis domain pengikatan, ubiquitinasi akan terjadi dalam proses seluler yang berbeda. Setiap protein dapat mengikat lebih dari satu ubiquitin, biasanya untuk mengirim ke proteasome mereka membutuhkan 4 ubiquitin terikat. Di ubiquitin manusia ada 7 lisin, pada awalnya diyakini bahwa hanya lisin di posisi 48 yang bertanggung jawab untuk mengikat protein, tetapi penelitian terbaru (2007) menunjukkan bahwa lisin ubiquitin lain dapat mengikat protein.