Samenvatting van hoofdstuk 6, 7, 8, 9, 10 en 12 van het onderdeel 'Cellen' van het vak 'Biomoleculen & Cellen'. Gebaseerd op de inhoud van de cursus, powerpoints en eigen notities van tijdens de lessen.
6 PROTEÏNESORTERING
6.1 CELCOMPARTIMENTALISATIE & TRANSPORT
Proteïnen worden vervaardigd in cytoplasma
→ moeten getransporteerd worden naar juiste eindbestemming (organel, buitenwereld, …)
→ hoe bereikt proteïne zijn bestemming in de verschillende compartimenten van de cel?
TRANSPORT VEREIST SIGNALEN
Signaalsequentie bevat adres
= sequentie van 15-60 AZ die vaak verwijderd wordt tijdens transport
eindstandige sequentie
niet opeenvolgende sequentie → 3D structuur zorgt voor signaal patch met adres
Bij afwezigheid van signaalsequentie: proteïne raakt niet meer op bestemming → blijft in cytoplasma
3 verschillende transportpaden
1) Gated (omheind) transport = macromoleculen worden actief uitgewisseld via selectieve
moleculaire poorten tussen 2 topologisch equivalente ruimten
bv. cytoplasma – celkern: via nucleaire poriecomplexen
2) Proteïne translocatie / transmembraantransport = proteïne translocators transporteren
specifieke proteïnen direct door membraan vanuit cytoplasma naar ruimte met andere
topologie
bv. cytoplasma – andere organellen: via ad hoc poriën
3) Vesiculair transport = membraan-omsloten vesikels vervoeren proteïnen van ene topologisch
equivalent naar ander
bv. ER – Golgi
Endocytose: insluiting van vesikel → binnenkant is gevuld met extracellulair milieu (zelfs beperkte
glycocalyx) → inhoud vesikel is topologische equivalent met EC milieu
6.2 NUCLEAIR TRANSPORT
Via nucleaire poriecomplexen NPC
RNA getransporteerd uit kern als ribonucleïnecomplexen
Ook grotere moleculen kunnen door poriën
Diameter van NPC kan selectief vergroot worden van 9 nm → 26 nm
3 zaken noodzakelijk hiervoor
1) Correcte signaalsequenties (export / import)
2) Transporters (karyoferines)
3) Energiebron: concentratiegradiënt van Ran GTPase
GTPasen: verbranden GTP naar GDP + P → drijvende kracht achter nucleair transport
NUCLEAIR TRANSPORT BERUST OP HERKENNING SIGNAALSEQUENTIES
Signaalsequentie blijft altijd aanwezig in eiwit
Na celdeling (vermenging cytoplasma & kern) eiwitten weer naar juiste plaats
,Soms juist signaal, maar toch niet op bestemming
1) Proteïne geïmmobiliseerd door binding aan cytoplasmatische structuren
2) Tijdelijk signaal maskeren: fosforylering / molecule voor signaalsequentie hangen
Gevolg: molecule kan zowel import als export signaal bevatten maar toch niet overal tegelijk
voorkomen
RAN-GRADIËNT DRIJFT NUCLEAIR TRANSPORT
Ran-GTPase: verbrandt GTP naar GDP + P (slechts zwakke activiteit)
Cytoplasma: aanwezigheid Ran-GAP (Ran GTP-ase activating protein)
→ bevordert activiteit van Ran-GTPase → meer GTP-hydrolyse → meer Ran-GDP
Kern: aanwezigheid Ran-GEF (Ran- guanine nucleotide exchange factor)
→ vervangt GDP van Ran-GDP door GTP → meer GTP-synthese → meer Ran-GTP
Concentratiegradiënt
Basisprincipe import:
Carrier herkent specifieke sequentie in substraat: nucleair localisatiesignaal NLS (bruin)
Associatie van substraat met karyoferine importine (carrier)
Substraat-carrier complex herkent nucleoporus via aanmeerplaats → door opening getransporteerd
Na migratie: in kern bindt Ran-GTP op importine → substraat vrijgesteld
Ran-GTP en importine naar cytoplasma
Basisprincipe export:
Carrier herkent specifieke sequentie in substraat: nucleair exportsignaal NES (groen)
Associatie van substraat met karyoferine exportine (carrier)
Substraat-carrier complex herkent nucleoporus via aanmeerplaats → door opening getransporteerd
Ran-GTP samen met substraat-carrier complex dooor NPC
Cytoplasma: Ran zet GTP om in GDP door reactie met Ran-GAP
Complex valt uit elkaar → exportine & Ran-GDP terug naar kern
6.3 PROTEÏNE TRANSLOCATIE NAAR ORGANELLEN
Post-translationele translocatie = proteïnen vervoerd naar doelcompartiment na volledige synthese
door vrije ribosomen in cytoplasma
Co-translationele translocatie = proteïnen via verankerde ribosomen tijdens synthese in ER
getransporteerd
POST-TRANSLATIONELE TRANSLOCATIE NAAR PLASTIDEN & MITOCHONDRIËN
Transporters: TOM (translocase of the outer mitochondrial membrane) en TIM (inner membrane)
Vanzelf opvouwing van proteïne (via oa waterstofbruggen) → voorkomen van opvouwing bij
transport
Heat shock proteïns (chaperones): helpen proteïnen hun vorm aan te nemen & beschermen tegen
aannemen van verkeerde vorm
→ binden aan proteïne tijdens synthese: proteïne ontwonden tot ze de buitenste transporter
bereiken → ontkoppelen bij transport
,CO-TRANSLATIONELE TRANSLOCATIE NAAR ENDOPLASMATISCH RETICULUM
Ribosoom wordt ad hoc gevormd wanneer mRNA aanwezig is
Proteïnesynthese in cytoplasma tot het bij intern signaalpeptide komt (adres = ER)
Signal recognition particle (SRP) herkent signaalpeptide → translatie geblokkeerd
Vervoert ribosoom-peptidecomplex naar SRP-receptor (onderdeel translocon = proteïne-complex
voor proteïne transport) in buitenste membraan ER → ribosoom hecht aan translocon
GTP-binding aan SRP & SRP-receptor → kanaal opent & translatie gaat verder (groei proteïne in
lumen)
PROTEÏNE OPVOUWING & KWALITEITSCONTROLE IN ER
• Opvouwing (mbv chaperones)
• Post-translationele modificaties: glycolysatie, disulfidebruggen, opvouwing
polypeptideketens, …
Vaak verkeerde opvouwing → kwaliteitscontrolemechanismen geactiveerd
1) Unfolded protein response (UPR): quasi volledige uitschakeling proteïnesynthese (behalve
die van opvouwing & degradatie)
2) ER-associated degradation (ERAD): herkent slecht opgevouwde proteïnen
→ vervoerd naar cytosol → volledig gestript + polyubiquitine tag (kiss of death) → afbraak
door proteasomen
Opstapeling foute proteïnen (geen/slechte functie) → cellulaire stress → sterfte van cellen
(centraal fenomeen van ziekten)
STOP- & START-TRANSFER SIGNALEN MEDIËREN INSERTIE VAN INTEGRALE PROTEÏNEN
Transmembraanproteïnen = amfipatisch → worden in membraan gevouwen
• Hydrofobe stop-sequentie: synthese zoals gewoonlijk ; elongatie in ER lumen tot stop-
transfer sequentie is gemaakt ; translatie verder in cytoplasma → C-terminus & N-terminus
• Hydrofobe start-sequentie: herkenning door SRP + insertie in membraan → oriëntatie &
lading start-transfer bepaald welke terminus in ER en cytosol
Transmembraanproteïnen met verschillende membraan-overspannende domeinen → multipele
start- & stop transfersequenties
6.4 VESICULAIR TRANSPORT IN ENDOMEMBRAANSYSTEEM
ENDOPLASMATISCH RETICULUM
Zeer reticulair (vertakt) netwerk van membraan dat lumen omsluit → netwerk van afgeplatte zakjes
(tubules) & geassocieerde vesikels
2 soorten ER (verhouding afhankelijk van celfunctie)
• RER: ruw → bekleed met ribosomen → proteïnesynthese
• GER: glad → detoxificatie, huidhouding Ca, lipidensynthese (sterolen, triacylglycerolen)
GOLGI-APPARAAT
Ook uit afgeplatte opgestapelde membranen (stack), zeer plastisch (constant in beweging)
Cis-deel: naar ER & kern gericht
Trans-deel: andere kant van kern
, Vesikels met nieuw gesynthetiseerde lipiden & proteïnen van ER naar Cis-deel
• Stationaire cisternenmodel
Elk compartiment is stabiele structuur → transport tussen compartimenten via vesikels
(fout!)
• Cisternale maturatiemodel
Totale inhoud van cisternen rijpt gradueel, omgezet van cis naar trans
→ Gerijpte cisterne valt aan trans kant uit elkaar in verschillende blaasjes
PROTEÏNEN WORDEN GRADUEEL GEGLYCOLYSEERD
Glycosylatie = toevoegen suikergroepen (oligosachariden) aan specifieke aminozuurresiduen
→ Via enzym-gekatalyseerde reacties gemodificeerd op N- of O-residu
O-linked: suikergroep op O-atoom van hydroxylgroep van serine of threonine residu’s wordt gezet
(golgi complex)
N-linked: suikergroep op N-atoom van eindstandige aminogroep van asparagine (al in ER)
N-linked glycosylatie
Alle suikergroepen bij mature glycoproteïnen hebben eenzelfde kern (core oligosacharide)
= 2 N-acetylglycoamines + 9 mannoses + 3 glucoses
Start synthese: aan cytosol zijde ER – translocatie door flippase – einde: aan luminale zijde
Afgewerkte core oligosacharide overgedragen aan asparagine residu van doeleiwit
Bewerking: 3 glucosen & 1 manose verwijderen
In Golgi: echte codering → terminale glycosylatie
Glucose aanhechting is essentieel voor controlemechanisme voor juiste plooiing
Dient als signaal voor disulfide brugvorming (glucose erna verwijderd door glucosidase)
Glycosyltransferase checkt correcte opvouwing
Indien fout → glucose aangehecht → opnieuw opvouwen
Indien vaak opnieuw: ERAD-pathway
BASISPRINCIPES VAN VESICULAIR TRANSPORT
Mantelproteïnes: dicteren dat er vesikels worden gevormd & waar ze naartoe gaan
→ kunnen pas binden bij voldoende energie → afkomstig van GTPasen
Proteïnen moeten in vesikels geraken (obv sequenties in cytoplasma)
Vesikel moet bestemming bereiken → energie van Rab-GTPasen
Haarvormige proteïnen (SNARE’s) katalyseren fusie
1) Vesikels worden gekenmerkt door mantelproteïnen (= polymerisatiegevoelige proteïnen)
→ helpt vlakke membraan om te buigen tot vesikel
→ selectiemechanisme: maakt sortering van vesikel mogelijk
Verschillende vesikels obv type mantelproteïnen (coat protein COP)
• COPII-gecoat: ER → Golgi = anterograad transport
• COPI-gecoat: Golgi → ER ; trans → cis = retrograad transport
• Clathrine-gecoat: trans → endosomen & lysosomen, plasmamembraan → cytoplasmatische
compartimenten
• Caveolin-gecoat: bij endocytose, transcytose
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller inebeirynck. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $39.64. You're not tied to anything after your purchase.
