Посттрансляционные модификации белков значительно увеличивают функциональное разнообразие протеома, обеспечивая уникальную приспособляемость живых организмов. Эти модификации зачастую полностью обратимы и тем самым позволяют динамично реагировать на широкий спектр внутриклеточных событий и влияние окружающей среды. Обширные исследования, проведенные за последние несколько десятилетий, выявили сложную сигнальную систему с участием небольшого белка убиквитина, контролирующую множество клеточных процессов, включая клеточный протеостаз, репарацию ДНК, транспорт и иммунный ответ. Убиквитин играет центральную роль в клеточном протеостазе, поскольку он служит ключевым сигналом для деградации белков и органелл, как в убиквитин-протеасомной системе, так и при аутофагии, соответственно. Убиквитин представляет собой небольшой (76 аа), очень компактный глобулярный белок. В клетках млекопитающих четыре разных гена (UBB, UBC, RPS27 и UBA52) кодируют убиквитин, что обеспечивает его широкую представленность (от латинского ubiquitous – вездесущий). Убиквитин в виде мономера или полиубиквитиновой цепи присоединяется к аминокислотным остаткам лизина в составе белковых мишеней за счет последовательной трансферазной активности E1- и E2-конъюгирующих ферментов и E3-убиквитинлигаз. Как правило, первый убиквитин присоединяется к аминокислотному остатку лизина, входящему в состав субстрата, с помощью карбоксильной группы С-концевого остатка глицина (G76). ε-аминогруппы семи аминокислотных остатков лизина (K6, K11, K27, K29, K33, K48, K63), входящих в состав убиквитина, позволяют ему образовывать изопептидные связи с другими мономерами убиквитина, обеспечивая дальнейший рост цепи. Параметры цепей крайне разнообразны: они могут быть как гомогенными (то есть образовывать связи через аминокислотные остатки лизина в строго определенном положении), так и гетерогенными (комбинировать различные типы связей), последние в свою очередь могут разветвляться посредством убиквитинирования сразу по нескольким сайтам. В последние годы научное сообщество с особым интересом сфокусировано на оценке физиологической важности гетерогенных полиубиквитиновых цепей, так согласно современным данным большинство цепей в клетке представлены именно смешанными, а не гомогенными вариантами, как считалось ранее. Проблематика подобных исследований заключается в комбинаторике сборки гетерогенных цепей, которую полноценно удается изучить в основном in vitro, изолируя отдельные каскады убиквитин-лигаз. Релевантность этих данных в терминах реальных внутриклеточных процессов находится под большим сомнением. Настоящий проект ставит своей целью установить фундаментальные характеристики гетеротипических убиквитиновых цепей в клетках млекопитающих с использованием интегрального подхода, позволяющего фенотипировать различные типы соединения убиквитина в цепи в режиме реального времени на уровне единичных клеток.