Intracellular Protein Degradation: Volume 27
Niniejszy tom zawiera zestaw przeglądów, które podsumowują naszą obecną wiedzę na temat mechanizmów proteolitycznych i szlaków rozpadu białek w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych. Wewnątrzkomórkowa degradacja białek jest czymś więcej niż tylko mechanizmem usuwania nieprawidłowo sfałdowanych lub uszkodzonych białek. Ponieważ wiele krótkotrwałych białek pełni ważne funkcje regulacyjne, proteoliza ma znaczący udział w wielu procesach komórkowych, w tym w regulacji cyklu komórkowego i kontroli tranzycji. Ponadto, ograniczone rozszczepienie proteolityczne może zapewnić szybki i skuteczny mechanizm aktywacji lub inaktywacji enzymów w komórkach eukariotycznych. W pierwszym rozdziale Maurizi przedstawia wprowadzenie do wewnątrzkomórkowej degradacji białek, opisuje strukturę i funkcje bakteryjnych proteaz zależnych od ATP oraz bada związek między funkcjami chaperonów a degradacją białek. Wiele z tych zasad odnosi się również do komórek eukariotycznych, choć zaangażowane proteazy często nie są takie same. Co ciekawe, homologi jednej z proteaz bakteryjnych, proteazy jonowej, zostały znalezione w mitochondriach drożdży i ssaków, a homologi proteasomów, które znajdują się we wszystkich komórkach eukariotycznych (patrz poniżej), zostały odkryte u niektórych eubakterii.
Badania proteolizy u drożdży w znacznym stopniu przyczyniły się do wyjaśnienia zarówno lizosomalnych (wakuolarnych), jak i nielizosomalnych szlaków proteolitycznych w komórkach eukariotycznych. Thumm i Wolf (rozdział 2) opisują badania, które wyjaśniły funkcje proteasomów w proteolizie nielizosomalnej oraz udział proteaz lizosomalnych w rozkładzie białek wewnątrzkomórkowych. Białka mogą być wybierane do degradacji przez wiele różnych mechanizmów. System ubikwityny jest jednym ze złożonych i wysoce regulowanych mechanizmów, za pomocą których białka eukariotyczne są kierowane do degradacji przez proteosomy. W rozdziale 3 Wilkinson dokonuje przeglądu składników i funkcji systemu ubikwityny i rozważa niektóre ze znanych substratów dla tego szlaku, które obejmują cykl komórkowy i regulatory transkrypcji. Struktura i funkcje proteosomów i ich składników regulacyjnych zostały opisane w dwóch kolejnych rozdziałach autorstwa Tanaki i Tanahashiego oraz Dubiela i Rechsteinera. Proteasomy były pierwszym znanym przykładem proteaz treoninowych. Są to wielopodjednostkowe kompleksy, które oprócz tego, że są odpowiedzialne za obrót większości krótkotrwałych białek jądrowych i cytoplazmatycznych, są również zaangażowane w przetwarzanie antygenów w celu prezentacji przez szlak MHC klasy I. Ostatnie badania McCrackena i współpracowników (rozdział 6) prowadzą do ekscytującego wniosku, że niektóre białka związane z ER są degradowane przez proteasomy cytozolowe.
Lizosomy są odpowiedzialne za degradację długo żyjących białek i za zwiększoną degradację białek obserwowaną w warunkach głodu. W rozdziale 7 Knecht i współpracownicy dokonują przeglądu proteaz lizosomalnych i opisują badania nad rolą lizosomów i mechanizmami pobierania białek do lizosomów. Metody pomiaru względnego udziału różnych systemów proteolitycznych (np. szlaku ubikwityna-proteasom, proteaz zależnych od wapnia, lizosomów) w degradacji białek mięśniowych oraz wnioski z takich badań zostały omówione przez Attai i Taillinder w następnym rozdziale. Wreszcie, proteazy odgrywają ważną rolę w sygnalizowaniu apoptozy poprzez katalizowanie ograniczonego rozszczepiania enzymów. Mason i Beyette dokonują przeglądu roli głównych graczy, kaspaz, które są zarówno aktywowane, jak i katalizują ograniczoną proteolizę, a także rozważają udział innych enzymów protoelitycznych w tym szlaku prowadzącym do śmierci komórki.