Cellulaire biologie II:
Cellulaire regulatiemechanismen
Prof. Myriam Baes
Deel I: TRANSPORTPROCESSEN IN DE CEL
Hoofdstuk 1: Sorteren van eiwitten
Hoe komen eiwitten na hun synthese op de ribosomen op de juiste plaats in de cel terecht?
à transportmechanismen
Belangrijke componenten:
– Signaalsequenties in eiwitten
– Receptoren herkennen signaalsequenties
– Translocatie door membraan
– Energie: transport door membraan unidirectioneel
1. SORTEREN NAAR MITOCHONDRIËN
Klein #eiwitten oxidatieve fosforylatie gecodeerd door mitochondriaal DNA en in
mitochondriën gesynthetiseerd
– Alle andere mitochondriale eiwitten gesynthetiseerd op polyribosomen in cytosol
a) Structuur en functie in mitochondriën
– Dubbel membraan
– Permeabiliteit verschilt
– Binnenste membraan: poriën: kleine moleculen vrij bewegen
– Buitenste membraan: cardiolipine: volledig ondoorlaatbaar
– Metabole omzettingen
o Afbraak vetzuren en glucose: vorming Acetyl-CoA
o Krebscyclus: Acetyl-CoA geoxideerd tot CO2 + NADH + FADH2
o Stikstofmetabolisme
o Apoptose
b) Eiwitten bestemd voor de mitochondriale matrix
– Eiwitten dragen signaalsequentie aan N-terminus (20-50 AZ)
– AZ aangerijkt in hydrofobe AZ, positief geladen AZ en gehydroxyleerde AZ
– Enkel ongevouwen eiwitten geïmporteerd in mitochondriën: pas gesynthetiseerde
eiwitten in cytosol gebonden aan chaperone
M. Baes Celbiologie 2 1
, Importproces:
1. Binding sequentie aan importreceptor in buitenste mitochondriale membraan:
Tom eiwit (= import receptor)
2. Eiwit getransfereerd door receptor naar importkanaal in buitenste membraan:
Tom40
3. Eiwit getransfereerd door kanaal in binnenste membraan: Tim eiwit
4. N-terminale sequentie bereikt matrix
5. Sequentie afgesplitst door protease
6. Eiwit gebonden door chaperones
7. Hulp bij vouwen door chaperonine
Energie vereist:
– Binding aan chaperone in cytosol
– Binding aan chaperonine in matrix
– Negatieve lading in matrix trekt positieve
signaalsequentie naar binnen
c) Eiwitten bestemd coor andere mitochondriale compartimentne
Naast N-terminale sequentie ook andere sequentie nodig voor import
– Integratie in buitenste membraan: eiwit tegengehouden in Tom40 kanaal en beweegt
lateraal verder
– Import in intramembranaire ruimte: eiwit door kanaal buitenste memebraan en komt
dan vrij
– Import in binnenste membraan: eiwit door kanaal in binnenste en buitenste
membraan: N-terminaal signaal- & hydrofobe sequentie
– Terug migreren naar binnenste membraan of intramembranaire ruimte na import in
matrix
Kanker:
Mutatie in mitochondriaal targeting signaal van DNA herstel enzym OGG: enzym niet meer
in mitochodnriën
2. SORTEREN NAAR PEROXISOMEN
Synoniem: microbodies
a) Structuur
– Enkelvoudige membraan
– In EU cellen, behalve RBC
– Grootte en compositie veranderen naargelang celtype
– Gelijkaardig aan glyoxysomen in Trypabsoma en glycosomen in planten
M. Baes Celbiologie 2 2
, b) Functie
– Bevatten meerdere oxidasen: produceren H2O2 en catalase dat H2O2
inactiveert
– Belangrijk voor lipidenmetabolsime
o β-oxidatie systeem
§ Substraten: zeer lange vetzuurketens, vertakte vetzuren,
omzetting cholesterol naar galzouten
o α -oxidatie vertakte vetzuurketen: afsplitsing 1C vd keten voorafgaand
aan β-oxidatie
o Synthese etherfosfolipiden
c) Transport eiwitten bestemd voor de peroxisomale matrix
ATP afhankelijk
1. Synthese op polyribosomen in cytosol: 2 soorten signaalsequenties:
– PTS1 signaal, C-terminaal: niet-afsplitsbaar (CONSESNUS = SKL)
– PTS2 singaal, N-terminaal, afsplitsbar
2. Cytosolische receptoren herkennen signaalsequentie, brengen eiwit naar
peroxisomale membraan
3. Translocatie door peroxisomale membraan
4. Afsplitsen peroxisomale matrixeiwit
5. Recyclage receptoren naar cytosol
6. Eiwitten kunnen in gevouwen
toestand geïncorporeerd worden
7. Peroxines = pex = eiwitten van dit proces
d) Transport eiwitten bestemd voor peroxisomale membraan
Peroxisoom biogenese ziekten
= zeldzame ergelijke metabole ziekten
Oorzaak: mutatie in 1 vd Pex genen
Gevolg: opstapeling substraten voor peroxisomale β-oxidatie en tekert aan
Etherfosfolipiden
Ziektebeeld: ‘Cerebo-hepato-renaal syndroom van Zellweger’: dood +- 6 maand
M. Baes Celbiologie 2 3
Cellulaire regulatiemechanismen
Prof. Myriam Baes
Deel I: TRANSPORTPROCESSEN IN DE CEL
Hoofdstuk 1: Sorteren van eiwitten
Hoe komen eiwitten na hun synthese op de ribosomen op de juiste plaats in de cel terecht?
à transportmechanismen
Belangrijke componenten:
– Signaalsequenties in eiwitten
– Receptoren herkennen signaalsequenties
– Translocatie door membraan
– Energie: transport door membraan unidirectioneel
1. SORTEREN NAAR MITOCHONDRIËN
Klein #eiwitten oxidatieve fosforylatie gecodeerd door mitochondriaal DNA en in
mitochondriën gesynthetiseerd
– Alle andere mitochondriale eiwitten gesynthetiseerd op polyribosomen in cytosol
a) Structuur en functie in mitochondriën
– Dubbel membraan
– Permeabiliteit verschilt
– Binnenste membraan: poriën: kleine moleculen vrij bewegen
– Buitenste membraan: cardiolipine: volledig ondoorlaatbaar
– Metabole omzettingen
o Afbraak vetzuren en glucose: vorming Acetyl-CoA
o Krebscyclus: Acetyl-CoA geoxideerd tot CO2 + NADH + FADH2
o Stikstofmetabolisme
o Apoptose
b) Eiwitten bestemd voor de mitochondriale matrix
– Eiwitten dragen signaalsequentie aan N-terminus (20-50 AZ)
– AZ aangerijkt in hydrofobe AZ, positief geladen AZ en gehydroxyleerde AZ
– Enkel ongevouwen eiwitten geïmporteerd in mitochondriën: pas gesynthetiseerde
eiwitten in cytosol gebonden aan chaperone
M. Baes Celbiologie 2 1
, Importproces:
1. Binding sequentie aan importreceptor in buitenste mitochondriale membraan:
Tom eiwit (= import receptor)
2. Eiwit getransfereerd door receptor naar importkanaal in buitenste membraan:
Tom40
3. Eiwit getransfereerd door kanaal in binnenste membraan: Tim eiwit
4. N-terminale sequentie bereikt matrix
5. Sequentie afgesplitst door protease
6. Eiwit gebonden door chaperones
7. Hulp bij vouwen door chaperonine
Energie vereist:
– Binding aan chaperone in cytosol
– Binding aan chaperonine in matrix
– Negatieve lading in matrix trekt positieve
signaalsequentie naar binnen
c) Eiwitten bestemd coor andere mitochondriale compartimentne
Naast N-terminale sequentie ook andere sequentie nodig voor import
– Integratie in buitenste membraan: eiwit tegengehouden in Tom40 kanaal en beweegt
lateraal verder
– Import in intramembranaire ruimte: eiwit door kanaal buitenste memebraan en komt
dan vrij
– Import in binnenste membraan: eiwit door kanaal in binnenste en buitenste
membraan: N-terminaal signaal- & hydrofobe sequentie
– Terug migreren naar binnenste membraan of intramembranaire ruimte na import in
matrix
Kanker:
Mutatie in mitochondriaal targeting signaal van DNA herstel enzym OGG: enzym niet meer
in mitochodnriën
2. SORTEREN NAAR PEROXISOMEN
Synoniem: microbodies
a) Structuur
– Enkelvoudige membraan
– In EU cellen, behalve RBC
– Grootte en compositie veranderen naargelang celtype
– Gelijkaardig aan glyoxysomen in Trypabsoma en glycosomen in planten
M. Baes Celbiologie 2 2
, b) Functie
– Bevatten meerdere oxidasen: produceren H2O2 en catalase dat H2O2
inactiveert
– Belangrijk voor lipidenmetabolsime
o β-oxidatie systeem
§ Substraten: zeer lange vetzuurketens, vertakte vetzuren,
omzetting cholesterol naar galzouten
o α -oxidatie vertakte vetzuurketen: afsplitsing 1C vd keten voorafgaand
aan β-oxidatie
o Synthese etherfosfolipiden
c) Transport eiwitten bestemd voor de peroxisomale matrix
ATP afhankelijk
1. Synthese op polyribosomen in cytosol: 2 soorten signaalsequenties:
– PTS1 signaal, C-terminaal: niet-afsplitsbaar (CONSESNUS = SKL)
– PTS2 singaal, N-terminaal, afsplitsbar
2. Cytosolische receptoren herkennen signaalsequentie, brengen eiwit naar
peroxisomale membraan
3. Translocatie door peroxisomale membraan
4. Afsplitsen peroxisomale matrixeiwit
5. Recyclage receptoren naar cytosol
6. Eiwitten kunnen in gevouwen
toestand geïncorporeerd worden
7. Peroxines = pex = eiwitten van dit proces
d) Transport eiwitten bestemd voor peroxisomale membraan
Peroxisoom biogenese ziekten
= zeldzame ergelijke metabole ziekten
Oorzaak: mutatie in 1 vd Pex genen
Gevolg: opstapeling substraten voor peroxisomale β-oxidatie en tekert aan
Etherfosfolipiden
Ziektebeeld: ‘Cerebo-hepato-renaal syndroom van Zellweger’: dood +- 6 maand
M. Baes Celbiologie 2 3
