Celler har flera mekanismer för att identifiera, runda upp och dumpa skadade proteiner. Processen att identifiera och ta bort skadade proteiner är avgörande för att upprätthålla cellulär homeostas, förhindra ackumulering av skadliga proteinaggregat och säkerställa att cellen fungerar korrekt. Här är de viktigaste stegen och processerna som är involverade i detta cellulära avfallshanteringssystem:

1. Proteinkvalitetskontroll :

Celler har kvalitetskontrollmekanismer för att övervaka proteiners hälsa och funktionalitet. Skadade proteiner kan kännas igen av molekylära chaperoner, såsom värmechockproteiner, som binder till exponerade hydrofoba regioner av felveckade eller skadade polypeptider.

2. Ubiquitination :

Identifierade skadade proteiner är märkta för nedbrytning genom processen för ubiquitination. Ubiquitin, ett litet protein, binds kovalent till det skadade proteinet av ubiquitin-ligasenzymer. Denna taggningsprocess skapar en signal för proteasomal igenkänning.

3. Proteasomal nedbrytning :

26S-proteasomen är ett stort proteinkomplex som fungerar som det primära proteinnedbrytningsmaskineriet i celler. Ubiquitinerade proteiner transporteras till proteasomen, där de vikas ut och klyvs till små peptidfragment.

4. Autofagi :

Förutom den proteasomala vägen använder celler också autofagi för att ta bort skadade proteiner. Autofagi är en cellulär självnedbrytningsprocess som involverar bildandet av dubbelmembranvesiklar som kallas autofagosomer. Skadade proteiner och hela organeller kan uppslukas av autofagosomer.

5. Lysosomal nedbrytning :

Autofagosomer som innehåller skadade proteiner smälter så småningom samman med lysosomer och bildar autolysosomer. Lysosomer är sura organeller som innehåller hydrolytiska enzymer som kan bryta ner proteiner till deras ingående aminosyror.

6. Återveckning och reparation av protein :

Celler försöker ibland reparera skadade proteiner före nedbrytning. Molekylära chaperoner kan hjälpa till att återvecka felveckade proteiner, och specifika enzymer kan fixa vissa typer av proteinskador. Om dessa reparationsmekanismer misslyckas, är de skadade proteinerna typiskt målinriktade för nedbrytning.

Dessa cellulära avfallshanteringsprocesser säkerställer avlägsnande av skadade proteiner och upprätthållande av cellulär integritet. Celler kan dynamiskt reglera dessa system baserat på omfattningen av proteinskador och cellulär stress, vilket gör att de kan anpassa sig och överleva i utmanande miljöer.