Ubikvitiini-proteasoomi rada on rakusisene rada, mis võimaldab rakul seedida valke, mis on vanad ja seetõttu tõenäoliselt ei tööta hästi, või valke, mis olid loomisel väärarengud. Ilma ubikvitiini-proteasoomi rada jälgivate valkudeta, mis ei tööta nii tõhusalt kui uuemad valgud, raiskaks rakk väärtuslikke bioloogilisi ressursse, millel oleks negatiivne mõju kogu organismile, olenemata sellest, kas see organism on ühe- või mitmerakuline. rakuline. See rada on üldlevinud – nagu ka asjakohane nimetus “ubikvitiin” – ja seda võib leida organismidest alates üherakulistest arhebakteritest kuni inimesteni.
Ubikvitinatsioon on protsess, mis, nagu selle nimi viitab, toimub enamiku rakuvalgu molekulidega. Kuna raku valgud liiguvad läbi metaboolsete protsesside või muude bioloogiliste tsüklite, on need kasutamise ja tsüklilise kordumisega sageli ubikvitineeritud. See on bioloogiline näitaja, mis näitab, kui vana või kasutatud teatud valk on. Märgistades valgu ubikvitiini ahelatega, mis näitavad, mitu korda valgu tsüklit on tehtud, saab rakk teada, millised valgud lagunevad ja mida tuleks seedida, luues teed uutele valkudele ringlussevõetud aminohapete koostisosade abil. selle rikke tulemuseks.
Mõne molekuli puhul võib ubikvitineerimine muuta valgu funktsiooni, samamoodi nagu fosforüülimine. Üks ubikvitineerimise juhtum ei märgista valku proteasoomi kaudu seedimiseks. Polü-ubikvitinatsioon tähistab aga ubikvitiini-proteasoomi rajal lagunevat valku, suunates selle polü-ubikvitineeritud molekuli proteasoomi.
Ubikvitiini-proteasoomi rada juhib adenosiintrifosfaat (ATP), mis on tavaline rakusisene energiaallikas. Ubikvitinatsiooniga seotud ensüümid, nagu E1, E2, E3 ja E4, hõlbustavad valkude ubikvitineerimist, olenemata sellest, kas see valk on märgistatud ainult üks kord või muutub polü-ubikvitineerituks. Nendes E1-E4 ensüümide perekondades on palju erinevaid spetsiifiliste ensüümide variante. Kui polü-ubikvitineeritud valk suunatakse lõpuks proteasoomi, peab proteasoomil olema ka ATP-d, et proteasoomil oleks piisavalt aktiveerimisenergiat lagunemiseks märgitud valgu sidemete katkestamiseks.
Ubikvitiini-proteasoomi rada võib seega pidada rakusisese valgu taaskasutajaks. See purustab vanad või valesti volditud valgud väiksemateks ühikuteks – aminohapeteks või väikesteks aminohapete rühmadeks –, mida rakk saab seejärel kasutada uute valkude loomiseks. Kuigi polü-ubikvitinatsioon on proteasoomist tingitud valgu lagunemise kõige levinum põhjus, võib proteasoom ubikvitiinist sõltumatult lagundada ka düsfunktsionaalseid või valesti volditud valke. Kuna proteasoom mängib immuunsüsteemi talitluses abistavat rolli, võivad proteasoomid rakusiseste immuunsüsteemi reaktsioonide tagajärjel antigeeni esitlemise tõttu lagundada ka mõningaid rakusiseseid molekule.