H6: proteïnesortering
6.1 celcompartimentalisatie en transport
Eukaryote cellen zijn gecompartimentaliseerd: verschillende
organellen met specifieke functies.
Proteïnesynthese start altijd in het cytoplasma, , maar veel moeten
naar andere organellen.
Signaalsequenties op eiwitten bepalen hun bestemming (bv. NLS,
NES): Nucleair localisatie signaal = een eiwit dat in de kern terecht
moet komen zal altijd beschikken over een reeks lysine’s. Nucleair
export signaal = een eiwit dat uit de kern gehaald moet worden
beschikt altijd over leucine’s.
Er zijn 3 hoofdtransportvormen:
1. Gated transport: via poriën tussen topologisch equivalente
ruimte.
2. Transmembraantransport: via eiwittranslocatoren, er wordt
over een membraan getransporteerd tussen topologisch
inequivalentie ruimte die via een porie gaan.
3. Vesiculair transport: via vesikels (blaasjes) tussen topologisch
equivalente ruimten.
Topologisch equivalent = ruimtelijk met elkaar verbonden, zonder
door een membraan te gaan:
- cytoplasma ↔ kern (via NPCs)
- ER-lumen ↔ Golgi ↔ endosomen ↔ lysosomen ↔ extracellulaire
ruimte
Topologisch niet-equivalent = fysiek gescheiden, vereist
eiwittranslocatie:
- cytoplasma ↔ mitochondriën, plastiden, peroxisomen,
extra-cellulair
6.2 Nucleair Transport (gated transport)
Verloopt via nucleaire poriecomplexen (NPCs).
Vereist:
o Transportreceptor (karyoferine: importine/exportine).
o Signaalsequentie (NLS/NES).
o Ran-GTP/Ran-GDP-gradiënt als motor.
, Ran is een GTPase — een enzym dat GTP (guanosinetrifosfaat) kan
hydrolyseren naar GDP (guanosinedifosfaat). Het speelt een centrale
rol bij import en export van eiwitten door de nucleaire poriën. =
moleculaire schakelaar
De twee toestanden van Ran:
- Ran-GTP (actieve vorm) → komt vooral in de kern voor.
- Ran-GDP (inactieve vorm) → overheerst in het cytoplasma.
Regulatie van Ran door hulpeiwitten:
- Ran-GAP (GTPase Activating Protein):
Bevindt zich in het cytoplasma
➤ Stimuleert hydrolyse van Ran-GTP → Ran-GDP
➤ Zorgt voor loslaten van cargo bij export.
- Ran-GEF (Guanine Exchange Factor):
Zit gebonden aan chromatine in de kern
➤ Wisselt GDP voor GTP
➤ Herlaadt Ran → Ran-GTP in de kern
Ran-GTP bindt in de kern en zorgt voor afgifte/import/export van
cargo.
Maskering van signaalsequenties reguleert transport: De
aanwezigheid van een nucleair lokalisatie signaal op een eiwit
betekent niet noodzakelijk dat dat eiwit altijd zal voorkomen in de
celkern.
Het mechanisme van nucleair transport:
Nucleair import: Bij nucleaire import bevat het te transporteren eiwit
een nucleair localisatiesignaal (NLS). Dit signaal wordt herkend door
een karyoferine, ook wel importine genoemd. Samen vormen ze een
complex dat herkend wordt door het nucleair poriecomplex. Het NPC
opent zich tijdelijk om het transport mogelijk te maken. In de kern is
er een hoge concentratie Ran-GTP (door de aanwezigheid van Ran-
GEF), en dit Ran-GTP bindt op een aparte plaats aan de importine.
Door die binding verandert de vorm van de importine, waardoor het
gebonden eiwit (de cargo) losgelaten wordt in het nucleoplasma. Het
complex van Ran-GTP en importine keert vervolgens terug naar het
cytoplasma, waar Ran-GTP onder invloed van Ran-GAP wordt
omgezet in Ran-GDP. Deze hydrolyse zorgt ervoor dat Ran-GDP
loskomt van de importine, die nu opnieuw beschikbaar is voor een
volgende importcyclus.
Nucleair export: Bij nucleaire export verloopt het transport in de
omgekeerde richting. Een eiwit dat de kern moet verlaten draagt
een nucleair exportsignaal (NES), dat herkend wordt door een
6.1 celcompartimentalisatie en transport
Eukaryote cellen zijn gecompartimentaliseerd: verschillende
organellen met specifieke functies.
Proteïnesynthese start altijd in het cytoplasma, , maar veel moeten
naar andere organellen.
Signaalsequenties op eiwitten bepalen hun bestemming (bv. NLS,
NES): Nucleair localisatie signaal = een eiwit dat in de kern terecht
moet komen zal altijd beschikken over een reeks lysine’s. Nucleair
export signaal = een eiwit dat uit de kern gehaald moet worden
beschikt altijd over leucine’s.
Er zijn 3 hoofdtransportvormen:
1. Gated transport: via poriën tussen topologisch equivalente
ruimte.
2. Transmembraantransport: via eiwittranslocatoren, er wordt
over een membraan getransporteerd tussen topologisch
inequivalentie ruimte die via een porie gaan.
3. Vesiculair transport: via vesikels (blaasjes) tussen topologisch
equivalente ruimten.
Topologisch equivalent = ruimtelijk met elkaar verbonden, zonder
door een membraan te gaan:
- cytoplasma ↔ kern (via NPCs)
- ER-lumen ↔ Golgi ↔ endosomen ↔ lysosomen ↔ extracellulaire
ruimte
Topologisch niet-equivalent = fysiek gescheiden, vereist
eiwittranslocatie:
- cytoplasma ↔ mitochondriën, plastiden, peroxisomen,
extra-cellulair
6.2 Nucleair Transport (gated transport)
Verloopt via nucleaire poriecomplexen (NPCs).
Vereist:
o Transportreceptor (karyoferine: importine/exportine).
o Signaalsequentie (NLS/NES).
o Ran-GTP/Ran-GDP-gradiënt als motor.
, Ran is een GTPase — een enzym dat GTP (guanosinetrifosfaat) kan
hydrolyseren naar GDP (guanosinedifosfaat). Het speelt een centrale
rol bij import en export van eiwitten door de nucleaire poriën. =
moleculaire schakelaar
De twee toestanden van Ran:
- Ran-GTP (actieve vorm) → komt vooral in de kern voor.
- Ran-GDP (inactieve vorm) → overheerst in het cytoplasma.
Regulatie van Ran door hulpeiwitten:
- Ran-GAP (GTPase Activating Protein):
Bevindt zich in het cytoplasma
➤ Stimuleert hydrolyse van Ran-GTP → Ran-GDP
➤ Zorgt voor loslaten van cargo bij export.
- Ran-GEF (Guanine Exchange Factor):
Zit gebonden aan chromatine in de kern
➤ Wisselt GDP voor GTP
➤ Herlaadt Ran → Ran-GTP in de kern
Ran-GTP bindt in de kern en zorgt voor afgifte/import/export van
cargo.
Maskering van signaalsequenties reguleert transport: De
aanwezigheid van een nucleair lokalisatie signaal op een eiwit
betekent niet noodzakelijk dat dat eiwit altijd zal voorkomen in de
celkern.
Het mechanisme van nucleair transport:
Nucleair import: Bij nucleaire import bevat het te transporteren eiwit
een nucleair localisatiesignaal (NLS). Dit signaal wordt herkend door
een karyoferine, ook wel importine genoemd. Samen vormen ze een
complex dat herkend wordt door het nucleair poriecomplex. Het NPC
opent zich tijdelijk om het transport mogelijk te maken. In de kern is
er een hoge concentratie Ran-GTP (door de aanwezigheid van Ran-
GEF), en dit Ran-GTP bindt op een aparte plaats aan de importine.
Door die binding verandert de vorm van de importine, waardoor het
gebonden eiwit (de cargo) losgelaten wordt in het nucleoplasma. Het
complex van Ran-GTP en importine keert vervolgens terug naar het
cytoplasma, waar Ran-GTP onder invloed van Ran-GAP wordt
omgezet in Ran-GDP. Deze hydrolyse zorgt ervoor dat Ran-GDP
loskomt van de importine, die nu opnieuw beschikbaar is voor een
volgende importcyclus.
Nucleair export: Bij nucleaire export verloopt het transport in de
omgekeerde richting. Een eiwit dat de kern moet verlaten draagt
een nucleair exportsignaal (NES), dat herkend wordt door een
