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 organites 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.
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.
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.