Ubiquitin is een klein, regulerend eiwit van 76 aminozuren dat in 1975 werd ontdekt. Het is aanwezig in alle eukaryote cellen en stuurt de beweging van belangrijke eiwitten in de cel, en neemt deel aan zowel de synthese van nieuwe eiwitten als de vernietiging van defecte eiwitten.
Eukaryotische cellen
Gevonden in alle eukaryote cellen met dezelfde aminozuursequentie, is ubiquitine door evolutie vrijwel onveranderd gebleven. Eukaryote cellen, in tegenstelling tot prokaryote cellen, zijn complex en bevatten een kern en andere gebieden met gespecialiseerde functies, gescheiden door membranen.
Eukaryote cellen vormen planten, schimmels en dieren, terwijl prokaryote cellen eenvoudige organismen zoals bacteriën vormen.
Wat doet ubiquitin?
De cellen in je lichaam bouwen eiwitten snel op en breken ze af. Ubiquitin hecht zich aan eiwitten en labelt ze voor verwijdering. Dit proces wordt alomtegenwoordiging genoemd.
Gelabelde eiwitten worden naar proteasomen gebracht om te worden vernietigd. Net voordat het eiwit het proteasoom binnengaat, wordt de verbinding met ubiquitine verbroken om opnieuw te worden gebruikt.
In 2004 werd de Nobelprijs voor chemie toegekend aan Aaron Ciechanover, Avram Hershko en Irwin Rose voor de ontdekking van dit proces, genaamd ubiquitine-gemedieerde afbraak (proteolyse).
Waarom is ubiquitine belangrijk?
Op basis van zijn functie is ubiquitine onderzocht op een rol bij mogelijke gerichte therapie voor de behandeling van kanker.
Artsen richten zich op specifieke onregelmatigheden in de kankercellen waardoor ze kunnen overleven. Het doel is om ubiquitine te gebruiken om het eiwit in kankercellen te manipuleren om de kankercel te laten afsterven.
De studie van ubiquitine heeft geleid tot de ontwikkeling van drie proteasoomremmers die zijn goedgekeurd door de Food and Drug Administration (FDA) voor de behandeling van mensen met multipel myeloom, een vorm van bloedkanker:
- bortezomib (klittenband)
- carfilzomib (Kyprolis)
- ixazomib (Ninlaro)
Kan ubiquitin worden gebruikt om andere aandoeningen te behandelen?
Volgens het National Cancer Institute bestuderen onderzoekers ubiquitine in relatie tot normale fysiologie, hart- en vaatziekten, kanker en andere aandoeningen. Ze concentreren zich op verschillende aspecten van ubiquitine, waaronder:
- de overleving en dood van kankercellen reguleren
- de relatie met stress
- zijn rol bij mitochondriën en de gevolgen voor de ziekte
Verschillende recente studies hebben het gebruik van ubiquitine in de cellulaire geneeskunde onderzocht:
- Een studie uit 2017 suggereerde dat ubiquitine ook betrokken is bij andere cellulaire processen, zoals activering van nucleaire factor-KB (NF-KB) -ontstekingsreactie en herstel van DNA-schade.
- Een studie uit 2018 suggereerde dat disfunctie van het ubiquitinesysteem kan leiden tot neurodegeneratieve aandoeningen en andere ziekten bij de mens. Deze studie geeft ook aan dat het ubiquitinesysteem betrokken is bij de ontwikkeling van inflammatoire en auto-immuunziekten, zoals artritis en psoriasis.
- Een onderzoek uit 2016 suggereerde dat veel virussen, waaronder influenza A (IAV), infectie veroorzaken door ubiquitinering over te nemen.
Vanwege de diverse en gecompliceerde aard zijn de mechanismen achter de fysiologische en pathofysiologische acties van het ubiquitinesysteem echter nog niet volledig bekend.
De afhaalmaaltijd
Ubiquitin speelt een belangrijke rol bij het reguleren van eiwitten op cellulair niveau. Artsen geloven dat het een veelbelovend potentieel heeft voor een verscheidenheid aan gerichte behandelingen voor cellulaire geneeskunde.
De studie van ubiquitine heeft al geleid tot de ontwikkeling van medicijnen voor de behandeling van multipel myeloom, een vorm van bloedkanker. Deze medicijnen zijn onder andere bortezomib (Velcade), carfilzomib (Kyprolis) en ixazomib (Ninlaro).
