Les UBL régulent un grand nombre de processus cellulaires, comme le transport nucléaire, la protéolyse, la traduction, l'autophagie, et les processus antiviraux (Ubiquitin-Like Proteins 2012).
Les protéines UBL, outre leur structure tertiaire similaire à l'ubiquitine (β-GRASP fold), peuvent être conjuguées sur des résidus lysines de substrats, en faisant intervenir des processus enzymatiques identiques :
Les macromolécules, les organelles comme les mitochondries et les bactéries pathogènes doivent être " sélectionnés " pour être séquestrés dans un compartiment à double membrane appelé phagophore, précurseur de l'autophagosome, puis hydrolysés dans les lysosomes.
ATG8 et ATG12, deux protéines, faisant partie des ATG (AuTophaGy-related protein) régulent la formation de des autophagosomes et le recrutement des cargos.
ATG8 chez les levures et ses homologues chez l'Homme, LC3 (Light Chain 3) qui comprend 7 membres : 3 MAP1LC3 - Microtubule-Associated Proteins 1A/1B Light Chain 3 A, B et C -, et les 4 GABARAP - Gamma-AminoButyric Acid Receptor-Associated Protein, et L1, L2 et L3 - (Processing of autophagic protein LC3 by the 20S proteasome 2010),
Autophagosome et autolysosomes
(Figure : d'après Waguri - Fukushima Med Univ -)
ATG12 est transférée à ATG5 (E3 ligase), attachée de manière non covalente à ATG16 qui régule l'oligomérisation du complexe ternaire (ATG12/5/16). Ce complexe intervient alors comme une E3 ligase pour ATG8.
ATG8 est transmise au groupe amine de PE (phosphatidylethanolamine). Ce complexe fait partie de la membrane de l'autophagosome et régule son expansion.
Les UBL possèdent le même repli, le β-GRASP fold que celui de l'ubiquitine, mais une structure primaire différente d'où le nom de domaine UBL (Ubiquitine-Like domain).
Ce feuillet-β à 5 brins et deux hélices-α se retrouve dans l'ubiquitine.
Certaines protéines à UBD contiennent aussi un domaine UBL, domaine qui peut lui même interagir avec des domaines UBD, soit au sein de la même protéine, soit entre deux protéines distinctes : ces protéines peuvent adresser des substrats ubiquitinés au protéasome 26S, en interagissant avec les substrats ubiquitinés via leurs domaines UBD et avec le protéasome via leurs domaines UBL : c'est le cas de Rad23, DSK2 ou Ddi1 par exemple.
On les retrouve aussi dans d'autres protéines comme les immunoglobulines, mais aussi chez les protéines à domaine DIX comme Dischvelled, - l'hélice α2 entre β4 et β5 est absente -, l'axine ou Ccd1/DIXDC1.
Protéines associées au protéasome pour la désubiquitination
(Figure : vetopsy.fr d'après Kish-Trier)
Le résultat des modifications de ces UBL est que l'on retrouve une topologie similaire :
soit à celle de l'ubiquitine (même taille et même forme), comme pour SUMO, NEDD8 et ATG12,
Les désubiquitinases (DUB) savent faire la différence entre UBL et ubiquitine par, entre autres, les 4 résidus qui précèdent le motif Gly-Gly terminal de l'ubiquitine (Leu71-Arg72-Leu73-Arg74-Gly75-Gly76).
ISG15 possède un motif identique à motif identique, et NEDD8, un motif très proche (Leu-Ala-Leu-Arg-Gly-Gly) sont hydrolysés par des DUB identiques à celles de l'ubiquitine. Toutefois, les E1 différencient NEDD8 de l'ubiquitine par son Ala72.
Ceux de SUMO (Gln-Gln/Glu-Gln-Thr-Gly-Gly), ATG12 (Lys-Ser-Gln-Ala-Trp-Gly) et FAT10 (Ser-Tyr-Cys-Ile-Gly-Gly) sont différents.
