DEEL I. Organisatie van de cel
H1 Sorteren van eiwitten (proteostase)
Hoe komen eiwitten na hun synthese op de ribosomen op de juiste plaats terecht?
- Eukaryoot vs. Prokaryoot: verschillende compartimenten
- Eukaryoot: hoe weten eiwitten waar naartoe? Naar welke compartimenten?
- Wat gebeurt er als eiwitten niet op correcte manier w gesorteerd ziektes
Waar komen eiwitten terecht?
1. Cytosol: “default” komen hier terecht wnr geen instructies van de cel (geen
signaalsequentie)
2. Synthese van eiwitten door ribosomen op RER
= Secretorische weg
Naar Golgi apparaat, lysosomen of plasmamembraan
3. Synthese van eiwitten door vrije polyribosomen
Naar celorganellen: mitochondriën, peroxisomen of kern
=> Eiwitten hebben signaalsequentie (geeft aan waar ze naartoe moeten/ welke weg)
=> Eiwit moet op juist plaats terecht komen om juiste fie te vervullen
Belangrijke componenten:
- Signaalsequenties aanwezig in de eiwitten
- Receptoren die signaalsequenties herkennen
- Translocatie door een membraan
- Energie die noodzakelijk is om het transport door de membraan unidirectioneel te
maken
1.1 SORTEREN NAAR MITOCHONDRIËN (via het cytosol)
- Via cytosol dubbele membraan matrix
- Mitochondriën: buitenste membraan (poriën: doorlaatbaar), binnenste
membraan (cristae, ondoorlaatbaar)
- Mitochondriaal DNA: codeert voor eiwitten betrokken in oxidatieve fosforylatie
- Eiwitten kunnen niet door lipide membraan (!)
- Energetische kost om eiwitten over membraan te transporteren
- Meeste eiwitten komen in matrix terecht (vnl. enzymen)
,Signaalsequentie
- Specifieke sequentie: N terminus, 20- 50 AZ (hydrofobe, positief geladen,
basische en gehydroxyleerde)
- W herkend door receptoren
- Obv sequentie w eiwit getransporteerd
Waterige omgeving: eiwit heeft 3D structuur
Hsp70/Hsc70/HSp90 : familie van chaperones
die helpen met eiwit lineariseren/ vouwing
Hsp = heat shock protein
Tijdens import: eiwit is lineair (!) eiwit moet
ongevouwen zijn
N-terminus heeft geladen structuur (MTS)
Contacten tussen outer en inner translocase:
- TOM: translocator outer mitchondrial
membrane
- TIM: translocator inner mitchondrial
membrane
Er zijn 1000’en TOMs/TIMs per mitochondrion
voor translocatie
Signaalsequentie afgesplitst met
behulp van proteases
Enzyme MPP = protease: klieft signaalsequentie af
Eiwit w gevouwen (mbv chaperonine)
Mitochondriaal import vergt energie (3 plaatsen)
1) Binding aan chaperone in cytosol
2) Binding aan chaprone in mitochondriale matrix
3) Generatie van de electrochemische gradiënt over de binnenste membraan
(proton motive force). Door de negatieve lading in de matrix w de positief geladen
signaalsequentie naar binnen getrokken.
- Hsp70 heeft een lage a initeit voor eiwit in ATP gebonden
toestand
- Bij hydrolyse van ATP naar ADP + Pi bindt het Hsp70 met hoge a initeit
(conformatieverandering)
, - Om het eiwit los te laten moet ADP (hoge a initeit) vervangen worden ATP (lage
a initeit)
- Eiwitten aan de binnenkant van de membraan (ratchet systeem)
klikt niet meer terug
- Halen geïmporteerd eiwit naar binnen via mechanische energie
o ADP gebonden: hoge a initeit
Gesloten conformatie, eiwit stevig vast
o ATP gebonden: lage a initeit
open conformatie, eiwit kan vrij bewegen
- Energie via hydrolyse ATP naar ADP voor mtHsp70
Wanneer eiwit naar matrix transloceert:
- Import en integratie in binnenste mitochondriale membraan
- Integratie in buitenste membraan
- …
PATHOLOGIE
- Mutatie in mitochondriaal targeting signaal van het DNA herstel enzym
- Signaalsequentie verstoord
- Eiwit kan niet meer in mitochondriën terecht komen
- Aanleiding tot (nier)kanker
1.2 SORTEREN NAAR PEROXISOMEN
- Via cytosol
- Peroxisomen
o Organellen omgeven door een enkelvoudig membraan
o Aanwezig in bijna alle eukaryote cellen
o Variëren in vorm, grootte, aantal (naargelang celtype)
o Bevatten oxidasen
o = microbodies
Signaalsequentie
- Matrixeiwitten: 2 soorten signaalsequenties mogelijk
1) PTS1 signaal (Peroxisoom Targeting Signaal): C-terminaal, 3 AZ, consensus
(SKL), w NIET afgesplitst
2) PTS2 signaal: N-terminaal, 3AZ, kan w afgesplitst
, PEX eiwitten = peroxines
= alle eiwitten betrokken bij
peroxisomaal importproces
Binden aan receptor voor vormen van
een kanaal
Niet sterk gekarakteriseerd
Importproces afhankelijk van ATP
(!) eiwitten kunnen in gevouwen
toestand geïmporteerd w
PATHOLOGIE
Mutaties in PEX genen juveniele en fatale aandoeningen
1.3 TRANSPORT NAAR EN VAN DE KERN
- Via cytosol
- Nucleoporiën = NPC (nuclear pore complexes)
o Grote structuur om eiwitten te kunnen transporteren (complexiciteit van
transport)
o Bestaande uit nucleoporines (eiwitten)
o = “nuclear basket”
o Op nuceloporiën ook enzymen + eiwitten om export/ import te faciliteren
o Energie-afhankelijk transport
- Belangrijk voor transport van RNA
- Infectie van eiwitten/ virussen
- Gevouwen eiwitten kunnen w getransporteerd
- Kleine moleculen (< 60kDa) kunnen via di usie (passief transport) door klein
kanaal in NPC
Signaalsequentie = NL = Nucleair localisatiesignaal
- Kort domein van basische AZ
- Op bereikbare plaatsen midden in het eiwit
H1 Sorteren van eiwitten (proteostase)
Hoe komen eiwitten na hun synthese op de ribosomen op de juiste plaats terecht?
- Eukaryoot vs. Prokaryoot: verschillende compartimenten
- Eukaryoot: hoe weten eiwitten waar naartoe? Naar welke compartimenten?
- Wat gebeurt er als eiwitten niet op correcte manier w gesorteerd ziektes
Waar komen eiwitten terecht?
1. Cytosol: “default” komen hier terecht wnr geen instructies van de cel (geen
signaalsequentie)
2. Synthese van eiwitten door ribosomen op RER
= Secretorische weg
Naar Golgi apparaat, lysosomen of plasmamembraan
3. Synthese van eiwitten door vrije polyribosomen
Naar celorganellen: mitochondriën, peroxisomen of kern
=> Eiwitten hebben signaalsequentie (geeft aan waar ze naartoe moeten/ welke weg)
=> Eiwit moet op juist plaats terecht komen om juiste fie te vervullen
Belangrijke componenten:
- Signaalsequenties aanwezig in de eiwitten
- Receptoren die signaalsequenties herkennen
- Translocatie door een membraan
- Energie die noodzakelijk is om het transport door de membraan unidirectioneel te
maken
1.1 SORTEREN NAAR MITOCHONDRIËN (via het cytosol)
- Via cytosol dubbele membraan matrix
- Mitochondriën: buitenste membraan (poriën: doorlaatbaar), binnenste
membraan (cristae, ondoorlaatbaar)
- Mitochondriaal DNA: codeert voor eiwitten betrokken in oxidatieve fosforylatie
- Eiwitten kunnen niet door lipide membraan (!)
- Energetische kost om eiwitten over membraan te transporteren
- Meeste eiwitten komen in matrix terecht (vnl. enzymen)
,Signaalsequentie
- Specifieke sequentie: N terminus, 20- 50 AZ (hydrofobe, positief geladen,
basische en gehydroxyleerde)
- W herkend door receptoren
- Obv sequentie w eiwit getransporteerd
Waterige omgeving: eiwit heeft 3D structuur
Hsp70/Hsc70/HSp90 : familie van chaperones
die helpen met eiwit lineariseren/ vouwing
Hsp = heat shock protein
Tijdens import: eiwit is lineair (!) eiwit moet
ongevouwen zijn
N-terminus heeft geladen structuur (MTS)
Contacten tussen outer en inner translocase:
- TOM: translocator outer mitchondrial
membrane
- TIM: translocator inner mitchondrial
membrane
Er zijn 1000’en TOMs/TIMs per mitochondrion
voor translocatie
Signaalsequentie afgesplitst met
behulp van proteases
Enzyme MPP = protease: klieft signaalsequentie af
Eiwit w gevouwen (mbv chaperonine)
Mitochondriaal import vergt energie (3 plaatsen)
1) Binding aan chaperone in cytosol
2) Binding aan chaprone in mitochondriale matrix
3) Generatie van de electrochemische gradiënt over de binnenste membraan
(proton motive force). Door de negatieve lading in de matrix w de positief geladen
signaalsequentie naar binnen getrokken.
- Hsp70 heeft een lage a initeit voor eiwit in ATP gebonden
toestand
- Bij hydrolyse van ATP naar ADP + Pi bindt het Hsp70 met hoge a initeit
(conformatieverandering)
, - Om het eiwit los te laten moet ADP (hoge a initeit) vervangen worden ATP (lage
a initeit)
- Eiwitten aan de binnenkant van de membraan (ratchet systeem)
klikt niet meer terug
- Halen geïmporteerd eiwit naar binnen via mechanische energie
o ADP gebonden: hoge a initeit
Gesloten conformatie, eiwit stevig vast
o ATP gebonden: lage a initeit
open conformatie, eiwit kan vrij bewegen
- Energie via hydrolyse ATP naar ADP voor mtHsp70
Wanneer eiwit naar matrix transloceert:
- Import en integratie in binnenste mitochondriale membraan
- Integratie in buitenste membraan
- …
PATHOLOGIE
- Mutatie in mitochondriaal targeting signaal van het DNA herstel enzym
- Signaalsequentie verstoord
- Eiwit kan niet meer in mitochondriën terecht komen
- Aanleiding tot (nier)kanker
1.2 SORTEREN NAAR PEROXISOMEN
- Via cytosol
- Peroxisomen
o Organellen omgeven door een enkelvoudig membraan
o Aanwezig in bijna alle eukaryote cellen
o Variëren in vorm, grootte, aantal (naargelang celtype)
o Bevatten oxidasen
o = microbodies
Signaalsequentie
- Matrixeiwitten: 2 soorten signaalsequenties mogelijk
1) PTS1 signaal (Peroxisoom Targeting Signaal): C-terminaal, 3 AZ, consensus
(SKL), w NIET afgesplitst
2) PTS2 signaal: N-terminaal, 3AZ, kan w afgesplitst
, PEX eiwitten = peroxines
= alle eiwitten betrokken bij
peroxisomaal importproces
Binden aan receptor voor vormen van
een kanaal
Niet sterk gekarakteriseerd
Importproces afhankelijk van ATP
(!) eiwitten kunnen in gevouwen
toestand geïmporteerd w
PATHOLOGIE
Mutaties in PEX genen juveniele en fatale aandoeningen
1.3 TRANSPORT NAAR EN VAN DE KERN
- Via cytosol
- Nucleoporiën = NPC (nuclear pore complexes)
o Grote structuur om eiwitten te kunnen transporteren (complexiciteit van
transport)
o Bestaande uit nucleoporines (eiwitten)
o = “nuclear basket”
o Op nuceloporiën ook enzymen + eiwitten om export/ import te faciliteren
o Energie-afhankelijk transport
- Belangrijk voor transport van RNA
- Infectie van eiwitten/ virussen
- Gevouwen eiwitten kunnen w getransporteerd
- Kleine moleculen (< 60kDa) kunnen via di usie (passief transport) door klein
kanaal in NPC
Signaalsequentie = NL = Nucleair localisatiesignaal
- Kort domein van basische AZ
- Op bereikbare plaatsen midden in het eiwit
