Modifications post-traductionnelles des protéines
Ubiquitination : mono et polyubiquitination
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L'ubiquitination (ou ubiquitinylation) est une modification post-traductionnelle qui aboutit à la fixation covalente d'une protéine d'ubiquitine, i.e. monoubiquitination, ou de plusieurs ubiquitine, i.e. polyubiquitination sur le même substrat.
La polyubiquitination peut s'effectuer de deux manières différentes :
- soit par liaison linéaire canonique entre l'extrémité C-terminale d'une ubiquitine et l'extrémité N-terminale de l'autre,
- soit par liaisons avec les différentes lysine.
Polyubiquitination par liaison peptidique canonique linéaire
L'ubiquitine peut se polymériser et former une liaison peptidique canonique linéaire entre :
- la glycine76 C-terminale d'une ubiquitine,
- la méthionine1 de la suivante (Molecular discrimination of structurally equivalent Lys 63-linked and linear polyubiquitin chains 2009).
(Figure : vetopsy.fr d'après Komander)
Polyubiquitination par liaisons avec les différentes lysines
Liaisons
1. L'ubiquitination peut se répéter plusieurs fois sur les lysines de l'ubiquitine liée au substrat et peut s'effectuer :
- en particulier, sur K48 et K63,
- mais aussi sur les autres lysines pour former des chaînes d'ubiquitine.
Ces chaînes peuvent être alors (Atypical ubiquitin chains : new molecular signals 2008) :
-
Polyubiquitinations
(Figure : vetopsy.fr d'après Ikeda) - des chaînes mixtes, par exemple K48/K29 pour former des branches,
- des chaînes hétérologues entre l'ubiquitine et les UBL-like comme SUMO.
2. De multiples mono-ubiquitinations simples peuvent aussi participer à cette polyubiquitination.
Formes du complexe
Cette aptitude de l'ubiquitine à former des polymères est essentielle pour ses différents rôles.
1. La polyubiquitination sur K48 aboutit à la dégradation du substrat.
- Elle produit des structures compactes.
- Un sous-groupe de domaines UBA, par exemple dans HR23a (RAD23A) ou MUD1, est pris alors en sandwich entre deux ubiquitines.
- D'autres peuvent se lier sur chaque ubiquitine comme PLIC-1.
2. La plupart des fonctions non protéolytiques des chaînes d'ubiquitine sont actuellement associés à des polymères d'ubiquitine liés par K63.
(Figure : vetopsy.fr d'après Ikeda)
- Cette polymérisation produit des chaînes linéaires.
- Un autre sous-groupe de domaines UBA, par exemple HR23a humaine, se lie classiquement comme à une monoubiquitine.
3. D'autres UBD se fixent indifféremment sur une ou l'autre lysine, comme le domaine UIM (de Rpn10 par exemple).