Nitrobuněčná proteolýza umožňuje, že buněčné bílkoviny existují ve stavu dynamické rovnováhy, která je výslednicí jak diferencované biosyntézy, tak diferencované degradace. Ukazuje se, že některé proteiny jsou degradovány během několika minut, zatímco jiné setrvávají měsíce i déle. Rychlé degradaci podléhají zejména strukturálně abnormální nebo jinak afunkční proteiny („kontrola kvality“). V buňce se nacházejí dva odlišné degradační systémy: vakuolární systém, zahrnující lyzosomy, endosomy, endoplasmatické retikulum, atd., a ubikvitinový systém, představovaný proteasomy, lokalizovaný v cytoplasmě a v jádře buňky. V cytosolu jsou dále přítomny některé exopeptidázy, kaspázy a kalpainy. Specifita proteolýzy je tudíž dána sekvestrací aktivit do organel, jako je lyzosom nebo proteasom, nebo jsou proteázy udržovány v inaktivním stavu pokud jich není zapotřebí, jako vidíme u kaspáz nebo kalpainů. Proteiny, přicházející z extracelulárního prostoru prostřednictvím receptorového výběru, jsou směrovány do lyzosomů. Lyzosomy se dále účastní relativně pomalé, standardní recyklace nitrobuněčných proteinů, která zesiluje pouze ve stresových podmínkách, jako je hladovění. Lyzosomy obsahují vysoké koncentrace katepsinů, účinkujících v redukčním prostředí při nízkém pH, spadajících do rodiny cysteinových proteáz a aspartylových proteáz.

Endoplasmatické retikulum (ER) obsahuje signální peptidázu, odštěpující signální peptid po translokaci rostoucího proteinu do ER, systém degradující abnormální bílkoviny (ER-associated protein degradation, ERAD), zřejmě propojený s molekulárními chaperony, a skupinu proproteinkonvertáz, aktivujících proteinové prekurzory. Nevakuolární mechanismus je naproti tomu odpovědný za vysoce selektivní obrat cytoplasmatických a jaderných proteinů. Vybrané substráty jsou přitom označovány několika molekulami malého proteinu ubikvitinu (76 aminokyselin). Tento proces vyžaduje energii ATP a jeho specifita je zajištěna ubikvitinproteinligázami. Označený protein je degradován multifunkčním 26S proteázovým komplexem, zvaným proteasom. Proteasomy se vyskytují ve všech eukaryotických buňkách a připadá na ně asi 1% veškerého buněčného proteinu. Výsledkem degradace jsou především kratší oligopeptidy, které jsou posléze hydrolyzovány cytosolovými exopeptidázami. Ubikvitinová degradační cesta je zodpovědna za obrat většiny buněčných proteinů, zejména však zajišťuje rychlou degradaci faktorů genové exprese, buněčného cyklu (cyklin závislé kinázy) a dělení, diferenciace, modifikace buněčných receptorů. Ubikvitinový systém se účastní také úpravy antigenů pro MHC I. Takto jsou prezentovány cytotoxickým T lymfocytům cytosolové peptidy, včetně virových antigenů vytvořených v napadených buňkách. Úpravy exogenních antigenů probíhají naproti tomu ve vakuolárním systému (fagosomech) a opracované peptidy jsou vystavovány na buněčném povrchu prostřednictvím MHC II molekul. V poslední době byl však prokázán transfer antigenů z fagosomů rovněž na MHC I.

Další informace

Proteiny systému proteáz a antiproteáz

Jaromír Kotyza