SAMENVATTING CELBIOLOGIE HOGESCHOOL UTRECHT
LES 1: CELCOMPARTIMENTEN (DEEL 1)
Leerdoelen
Na bestudering van het studiemateriaal en bijwonen van het college ben je in staat om het
volgende te beschrijven, bespreken en verklaren:
1. Eiwitsynthese
Vorming peptidebindingen tijdens de translatie:
2. Aminozuren en post translationele modificaties.
Eiwitten zijn lineaire onvertakte polymeren (polypeptiden) die bestaan uit max. 20 AZ. Alle
AZ hebben dezelfde structuur, waarbij R een variabele groep is. Alle eiwitten hebben een
N-terminus en een C-terminus.
Dat een eiwit is gemaakt betekent niet dat het af is → denk aan vouwing, vorm van
driedimensionale structuur, maar ook AZ zelf kunnen nog aangepast worden. Gebeurd de
aanpassing na translatie? → post translationele modificaties (PTM); verandert vorm, gedrag,
activiteit, functie of locatie van eiwitten.
● Acylering: toevoegen van een lipide (hydrofobe) staart, waarmee eiwitten verankerd
kunnen worden in een membraan.
● Acetyl lysine: acetylering van histon → lysine AZ zorgt voor minder positieve lading
en dus minder interactie met het negatief geladen DNA (lossere structuur).
● 3-hydroxyproline: hydroxylering van proline zorgt voor scherpere draaiing in
polypeptide keten.
● 3-methylhistidine: toevoeging van H3C.
● γ-carboxyglutamaat: toevoeging van OOC (bindt bv. Ca2+).
● Glycosylering: N-linked glycosylering van asparagine en O-linked glycosylering van
serine/threonine (in latere les).
,SAMENVATTING CELBIOLOGIE HOGESCHOOL UTRECHT
Er zijn verschillende modificaties (die alleen plaatsvinden bij zijketens) → die bepalen of AZ
polair/apolair, hydrofoob/hydrofiel, geladen/ongeladen zijn en bepalen wat voor modificaties
plaats kunnen vinden.
● Fosforylering kan alleen plaatsvinden op drie AZ (serine, threonine, tyrosine) omdat
daar een vrije OH-groep zit waar de fosfaat aan gekoppeld kan worden.
● Cysteine heeft een SH-groep, als er een ander cysteine AZ is dan vormen ze samen
een SS-brug (zwavelbrug) → komt voor bij vouwing in ER.
● Vijf AZ die geladen/ongeladen zijn → kunnen interactie met andere AZ beïnvloeden
→ door verandering in pH kan een verschuiving in lading van de R-groep optreden →
conformatieverandering:
○ basische AZ (positief/neutraal): lysine, arginine, histidine
○ zure AZ (negatief/neutraal): aspartaatzuur, glutaminezuur
3. Vouwing van eiwitten spontaan en m.b.v. chaperon eiwitten kennen.
Keten van AZ → eiwit, kan spontaan gebeuren (o.b.v. interacties tussen AZ bv. door
(niet-)covalente bindingen of Van der Waals krachten)
● Bij het vouw proces zijn het vooral de hydrofobe AZ die zich afkeren van de
buitenkant van het eiwit → buitenkant zit vaak in een waterige omgeving.
● Hydrofiele AZ aan buitenkant → vergroot oplosbaarheid.
Co-translationele eiwitvouwing: vouwing van eiwit tijdens translatie → ribosoom is nog bezig
met aflezen terwijl eiwit al structuur krijgt.
,SAMENVATTING CELBIOLOGIE HOGESCHOOL UTRECHT
Sommige eiwitten zullen nooit spontaan de juiste vouwing vinden (hebben bv. te veel opties)
→ daarbij helpen chaperones het eiwit de correcte structuur te vinden (gebruiken hierbij
ATP); bepalen NIET de tertiaire structuur.
● Chaperone hsp70: helpen door een interactie aan te gaan met het te vouwen eiwit;
binden aan hydrofobe delen van polypeptides en voorkomen aggregatie tijdens
translatie; voorkomen voortijdige vouwing en begint zodra eerste deel polypeptide
wordt gesynthetiseerd (dus terwijl eiwit nog niet helemaal gemaakt is).
○ belangrijkste systeem voor begeleiden van eiwitvouwing tijdens translatie.
● Chaperone hsp60: vormen kamer (dat hydrofobe omgeving vormt) waarin verkeerd
gevouwen eiwitten zich bevinden om alsnog de juiste conformatie aan te nemen.
○ betrokken bij herstel verkeerd gevouwen eiwitten (achteraf).
4. Afbraakprocessen van eiwitten kennen.
Slecht gevouwen eiwitten worden voorzien van een eiwit label (polyubiquitine) om
vervolgens afgebroken te worden door proteasoom = cilinder waarin katalytische subunits
zitten (eiwitcomplexen) die knippen.
● Een ubiquitine is ook een PTM, kan alleen plaatsvinden op lysine 63 →
mono-ubiquitinering. Meerdere ubiquitines → multi-ubiquitination = signaal voor
endocytose.
● In ubiquitine zelf zitten ook lysines 48 en 63 (cijfers geven positie aan), op positie 63
kan ook een keten van ubiquitine gemaakt worden. Als er zo’n keten wordt gemaakt,
met lysine 63 gekoppelde ubiquitine eiwitten dan wordt het eiwit niet herkent voor
afbraak maar voor regulatie doeleinden (bv. DNA reparatie).
● ALLEEN als koppelingen plaatsvinden van een keten van ubiquitine aan lysine 48,
wordt het herkent door het proteasoom voor afbraak.
● Als een eiwit dus GEEN lysine heeft, kan het niet worden afgebroken; het moet dus
een sterke binding maken met een eiwit wat wél lysine heeft, zodat het als complex
wordt meegenomen naar het proteasoom.
, SAMENVATTING CELBIOLOGIE HOGESCHOOL UTRECHT
Het koppelen van een ubiquitine keten is een proces waarbij enzymen nodig zijn, waarvan
drie worden behandeld. De hele cascade vindt plaats doordat E1 gebonden raakt aan
ubiquitine → activeert het; het E1 enzym kan de ubiquitine overdragen op een E2 enzym
(zorgt voor koppeling van ubiquitine aan target); welk target bepaald E3 enzym.
● E1: ubiquitine activerend enzym (zorgt voor activatie van ubiquitine).
● E2: ubiquitine conjugerend enzym (zorgt voor koppeling van ubiquitine aan target).
● E3: ubiquitine ligase (bepaalt het substraat).
Slecht gevouwen eiwitten kunnen goed gevouwen eiwitten slecht beïnvloeden, zelf zo dat ze
ook slecht gevouwen worden → creëert aggregaten.
● Het nuttige van aggregatie (vb.): biofilm voor bescherming.
● Slechte van aggregatie: kan ziekten veroorzaken.
LES 1: CELCOMPARTIMENTEN (DEEL 1)
Leerdoelen
Na bestudering van het studiemateriaal en bijwonen van het college ben je in staat om het
volgende te beschrijven, bespreken en verklaren:
1. Eiwitsynthese
Vorming peptidebindingen tijdens de translatie:
2. Aminozuren en post translationele modificaties.
Eiwitten zijn lineaire onvertakte polymeren (polypeptiden) die bestaan uit max. 20 AZ. Alle
AZ hebben dezelfde structuur, waarbij R een variabele groep is. Alle eiwitten hebben een
N-terminus en een C-terminus.
Dat een eiwit is gemaakt betekent niet dat het af is → denk aan vouwing, vorm van
driedimensionale structuur, maar ook AZ zelf kunnen nog aangepast worden. Gebeurd de
aanpassing na translatie? → post translationele modificaties (PTM); verandert vorm, gedrag,
activiteit, functie of locatie van eiwitten.
● Acylering: toevoegen van een lipide (hydrofobe) staart, waarmee eiwitten verankerd
kunnen worden in een membraan.
● Acetyl lysine: acetylering van histon → lysine AZ zorgt voor minder positieve lading
en dus minder interactie met het negatief geladen DNA (lossere structuur).
● 3-hydroxyproline: hydroxylering van proline zorgt voor scherpere draaiing in
polypeptide keten.
● 3-methylhistidine: toevoeging van H3C.
● γ-carboxyglutamaat: toevoeging van OOC (bindt bv. Ca2+).
● Glycosylering: N-linked glycosylering van asparagine en O-linked glycosylering van
serine/threonine (in latere les).
,SAMENVATTING CELBIOLOGIE HOGESCHOOL UTRECHT
Er zijn verschillende modificaties (die alleen plaatsvinden bij zijketens) → die bepalen of AZ
polair/apolair, hydrofoob/hydrofiel, geladen/ongeladen zijn en bepalen wat voor modificaties
plaats kunnen vinden.
● Fosforylering kan alleen plaatsvinden op drie AZ (serine, threonine, tyrosine) omdat
daar een vrije OH-groep zit waar de fosfaat aan gekoppeld kan worden.
● Cysteine heeft een SH-groep, als er een ander cysteine AZ is dan vormen ze samen
een SS-brug (zwavelbrug) → komt voor bij vouwing in ER.
● Vijf AZ die geladen/ongeladen zijn → kunnen interactie met andere AZ beïnvloeden
→ door verandering in pH kan een verschuiving in lading van de R-groep optreden →
conformatieverandering:
○ basische AZ (positief/neutraal): lysine, arginine, histidine
○ zure AZ (negatief/neutraal): aspartaatzuur, glutaminezuur
3. Vouwing van eiwitten spontaan en m.b.v. chaperon eiwitten kennen.
Keten van AZ → eiwit, kan spontaan gebeuren (o.b.v. interacties tussen AZ bv. door
(niet-)covalente bindingen of Van der Waals krachten)
● Bij het vouw proces zijn het vooral de hydrofobe AZ die zich afkeren van de
buitenkant van het eiwit → buitenkant zit vaak in een waterige omgeving.
● Hydrofiele AZ aan buitenkant → vergroot oplosbaarheid.
Co-translationele eiwitvouwing: vouwing van eiwit tijdens translatie → ribosoom is nog bezig
met aflezen terwijl eiwit al structuur krijgt.
,SAMENVATTING CELBIOLOGIE HOGESCHOOL UTRECHT
Sommige eiwitten zullen nooit spontaan de juiste vouwing vinden (hebben bv. te veel opties)
→ daarbij helpen chaperones het eiwit de correcte structuur te vinden (gebruiken hierbij
ATP); bepalen NIET de tertiaire structuur.
● Chaperone hsp70: helpen door een interactie aan te gaan met het te vouwen eiwit;
binden aan hydrofobe delen van polypeptides en voorkomen aggregatie tijdens
translatie; voorkomen voortijdige vouwing en begint zodra eerste deel polypeptide
wordt gesynthetiseerd (dus terwijl eiwit nog niet helemaal gemaakt is).
○ belangrijkste systeem voor begeleiden van eiwitvouwing tijdens translatie.
● Chaperone hsp60: vormen kamer (dat hydrofobe omgeving vormt) waarin verkeerd
gevouwen eiwitten zich bevinden om alsnog de juiste conformatie aan te nemen.
○ betrokken bij herstel verkeerd gevouwen eiwitten (achteraf).
4. Afbraakprocessen van eiwitten kennen.
Slecht gevouwen eiwitten worden voorzien van een eiwit label (polyubiquitine) om
vervolgens afgebroken te worden door proteasoom = cilinder waarin katalytische subunits
zitten (eiwitcomplexen) die knippen.
● Een ubiquitine is ook een PTM, kan alleen plaatsvinden op lysine 63 →
mono-ubiquitinering. Meerdere ubiquitines → multi-ubiquitination = signaal voor
endocytose.
● In ubiquitine zelf zitten ook lysines 48 en 63 (cijfers geven positie aan), op positie 63
kan ook een keten van ubiquitine gemaakt worden. Als er zo’n keten wordt gemaakt,
met lysine 63 gekoppelde ubiquitine eiwitten dan wordt het eiwit niet herkent voor
afbraak maar voor regulatie doeleinden (bv. DNA reparatie).
● ALLEEN als koppelingen plaatsvinden van een keten van ubiquitine aan lysine 48,
wordt het herkent door het proteasoom voor afbraak.
● Als een eiwit dus GEEN lysine heeft, kan het niet worden afgebroken; het moet dus
een sterke binding maken met een eiwit wat wél lysine heeft, zodat het als complex
wordt meegenomen naar het proteasoom.
, SAMENVATTING CELBIOLOGIE HOGESCHOOL UTRECHT
Het koppelen van een ubiquitine keten is een proces waarbij enzymen nodig zijn, waarvan
drie worden behandeld. De hele cascade vindt plaats doordat E1 gebonden raakt aan
ubiquitine → activeert het; het E1 enzym kan de ubiquitine overdragen op een E2 enzym
(zorgt voor koppeling van ubiquitine aan target); welk target bepaald E3 enzym.
● E1: ubiquitine activerend enzym (zorgt voor activatie van ubiquitine).
● E2: ubiquitine conjugerend enzym (zorgt voor koppeling van ubiquitine aan target).
● E3: ubiquitine ligase (bepaalt het substraat).
Slecht gevouwen eiwitten kunnen goed gevouwen eiwitten slecht beïnvloeden, zelf zo dat ze
ook slecht gevouwen worden → creëert aggregaten.
● Het nuttige van aggregatie (vb.): biofilm voor bescherming.
● Slechte van aggregatie: kan ziekten veroorzaken.
