Mechanismen der Ubiquitinierung
Obwohl die Ubiquitinierung an den meisten, wenn nicht an allen zellulären Prozessen beteiligt ist, bleiben viele Fragen auf diesem Gebiet unbeantwortet. Dazu gehören Fragen zu den Grundlagen des Ubiquitinierungsprozesses. Der letzte Schritt wird von der Ubiquitin-Ligase (E3) ausgeführt, die die Modifizierung eines Substrats steuert, indem sie sowohl das E2-Ubiquitin-Konjugat als auch das Substrat zusammenbringt. Eine der noch offenen Fragen betrifft die Regulierung der E3-Ligase-Aktivität, insbesondere von E3-Einzel-Ligasen, von denen es in Arabidopsis mehr als 540 gibt. Viele E3-Ligasen des U-Box-Typs wie PUB22 (Trenner et al. 2022) bilden Signalmodule mit verschiedenen Arten von Kinasen, darunter Rezeptor- und mitogenaktivierte Proteinkinasen (MAP-Kinasen), um eine Vielzahl von zellulären Reaktionen zu regulieren, die von der Immunität bis zur Entwicklung reichen (Trujillo 2021).
Es ist noch weitgehend unbekannt, welche Art von Ubiquitinketten von bestimmten E3-Ligasen gebildet werden (z. B. Lys63- oder Lys48-gebundene Ketten). Ubiquitin wird auf unterschiedliche Weise angehängt und verknüpft, was den Ubiquitin-Code darstellt und die verschiedenen Schicksale des modifizierten Proteins bestimmt, wie z. B. Abbau oder subzelluläre Relokalisierung. Die Art der Kette wird weitgehend von den E2-Ubiquitin-konjugierenden Enzymen bestimmt. Um die biochemische Aktivität von E3-Ligasen aufzudecken, haben wir Werkzeuge entwickelt, um die E2-E3-Paarung in vivo zu analysieren und physiologische E2-E3-Paare zu identifizieren (Turek et al. 2018; Saeed et al. 2023).