細胞の中には、不要となったタンパク質を分解するメカニズムが２つ存在します。一つは、プロテアソームで、もう一つがリソソームです。分解されるべきタンパク質は、まずタグ付けとしてユビキチン化されます。なのでユビキチン化されたタンパク質の分解経路として、プロテアソームとリソソームの2つが存在すると言えます。
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タンパク質分解におけるプロテアソームとリソソームの関係
タンパク質分解は細胞内の恒常性維持に不可欠なプロセスであり、主にユビキチン-プロテアソーム系（UPS）とオートファジーを介したリソソーム系の二つの経路によって行われます。これらの経路は、E3ユビキチンリガーゼによって標的タンパク質にユビキチンが付加されることで開始されます。
- ユビキチン化とプロテアソーム分解:
- E3ユビキチンリガーゼは特定のタンパク質を認識し、ユビキチンを付加することでプロテアソームによる分解を促進します。
- ユビキチン化されたタンパク質は26Sプロテアソームにより分解され、これはATP依存的なプロセスです。
- ユビキチン化とリソソーム分解:
- ユビキチン化はまた、タンパク質をエンドソーム-リソソーム経路に送るシグナルとしても機能し、リソソームによる分解を促進します。
- 特に膜タンパク質のユビキチン化は、これらのタンパク質をリソソームに送るための内部化シグナルとして機能します。
- プロテアソームとリソソームの相互作用:
- UPSとオートファジー（リソソーム経路）は相互に調整されており、E3ユビキチンリガーゼの活性やユビキチン結合タンパク質（UBP）などの調節因子がこれに関与します。
- これらの経路の調整は、特に熱ショック因子やp97、p62、オプチニューリンなどのUBPによって影響を受けます。
プロテアソームとリソソームは、E3ユビキチンリガーゼによるユビキチン化を介してタンパク質分解を行う二つの主要な経路です。プロテアソームは主に細胞質内の短命なタンパク質を分解し、リソソームは膜タンパク質や長寿命のタンパク質を分解します。これらの経路は相互に調整されており、細胞内のタンパク質恒常性を維持するために協力しています。