Samenvatting cellen hoofdstuk 6: Proteïnesortering, 1e bachelor biomedische wetenschappen

Samenvatting cellen hoofdstuk 6: proteïnesortering

CELCOMPARTIMENTALISATIE EN TRANSPORT

Transport vereist signalen: synthese start in cytoplasma en moet worden getransporteerd naar hun
juiste eindbestemming door signaalsequentie (eindstandige sequentie van 15-60 AZ die verwijderd
worden tijdens transport) of signaal patch (interne sequenties die blijven deel uitmaken)

3 transportpaden:

 Gated transport: transport naar kern waarbij proteïnen en RNA-moleculen via nucleaire
poriecomplexen door de kernenveloppe worden geloodst
 Proteïne translocatie: proteïne translocators transporteren specifieke proteïnen direct door
membraan vanuit cytoplasma, voornamelijk chloroplasten en mitochondriën
 Vesiculair transport: vervoer tussen organellen met topografische equivalentie

NUCLEAIR TRANSPORT / GATED TRANSPORT

Gespecialiseerde transportkanalen -> nucleaire poriecomplexen -> diameter moet worden vergroot -
> vereisten:

 correcte signaalsequenties (NLS = nuclear localization signal / NES = nuclear export signal)
 transportreceptoren (karyoferines)
 energiebron in de vorm van RAN GTPase

nucleair transport berust op signaalsequenties: blijft altijd aanwezig in het eiwit -> na celdeling
kunnen de eiwitten weer naar de juiste plaats, kunnen worden gemaskeerd 1) omdat signaal wordt
afgeschermd door ander eiwit, 2) omdat eiwit geïmmobiliseerd is door bindingen, 3) omdat het eiwit
specifiek gefosforyleerd is in nabijheid signaal  belangrijk voor genregulatie en differentiatie

basisprincipe voor import en export: substraat-carrier complex -> herkent nucleoporus via
aanmeerplaats en wordt door opening getransporteerd

Ran-gradiënt drijft transport aan: Ran is monomeer GTPase (heeft additionele factor nodig voor GTP
verbranding) en moleculaire schakelaar -> kan in GTP en GDP vorm voorkomen

Ran-GAP: in cytoplasma -> GTP omzetten naar GDP -> GTPase activiteit wordt sterk geactiveerd ->
meer GTP-hydrolyse

Ran-GEF: GDP van Ran-GDP vervangen door GTP en omzetten naar Ran-GTP (=actieve vorm) -> meer
GTP-synthese

onevenwicht is drijvende kracht van nucleair transport

Nucleair export: exportine zal het te exporteren proteïne binden en samen met geactiveerd RAN-
GTP door NPC migreren -> Ran-GAP reactie in cytoplasma -> complex valt uit elkaar -> exportine en
Ran-GDP terugkeren naar kern -> α-eenheid heterodimere carrier herkent cargo als ze NLS draagt, β-
eenheid van importine herkent aanmeerplaats thv NPC -> Ran-GTP bindt in kern op importine ->
cargo wordt vrijgesteld

, PROTEÏNE TRANSLOCATIE NAAR ORGANELLEN

 post-translationele translocatie: proteïnen worden vervoerd naar doelcompartiment na
volledige synthese door vrije ribosomen in cytoplasma
 co-translationele translocatie: proteïnen worden via verankerde ribosomen rechtstreeks
tijdens hun synthese in het ER getransporteerd

post-translationele translocatie naar plastiden en mitochondriën: bestemming afhankelijk van N-
terminale transit signaalsequenties -> onderdelen transporters buitenste membraan treden op als
transit sequentie receptoren

verschillende signaalsequenties nodig om proteïne in het juiste compartiment te krijgen ->
mitochondriaal membraanproteïne heeft N-terminale transitsequentie + hydrofoob sorteersignaal

polypeptiden bestemd voor mitochondriën of chloroplasten worden ontwonden door chaperones tot
ze buitenste transporter bereiken -> chaperone eiwitten worden verwijderd als transit sequentie
herkend wordt -> mitochondriën: mHsp70

Co-translationele translocatie naar ER: synthese start in cytoplasma tot intern signaalpeptide
vrijkomt -> signal recognition particle (SRP) herkent signaalpeptide en blokkeert ribosoom -> SRP
vervoert ribosoom-peptide complex naar SRP-receptor, onderdeel van translocon = proteïne complex
voor proteïne transport-> ribosoom hecht aan translocon -> GTP-binding hecht aan SRP -> SRP-
receptor heft blokkade in translatie op + opent porieproteïnekanaal zodat groeiend eiwit door ER-
membraan kan

Proteïne opvouwing en kwaliteitscontrole in ER: opvouwing wordt gecontroleerd door specifieke
suikergroepen die in ER op bepaalde AZ worden gezet, proteïnen die niet goed opgevouwen worden
activeren verschillende kwaliteitscontrole mechanismen:

 unfolded protein response (UPR): uitschakeling proteïnesynthese, behalve proteïnen
betrokken bij opvouwing en degradatie
 ER-associated degradation (ERAD): herkent slecht opgevouwen proteïnen en vervoert ze
naar cytosol om ze te laten afbreken door proteasomen -> modificaties worden weggehaald

Stop- en start-transfer signalen mediëren insertie van integrale proteïnen: transmembraanproteïnen
hebben hydrofobe interne stop- of startzone:

 Stop-zone: elongatie in ER lumen grijpt plaats tot stop-transfer sequentie is gemaakt -> N-
terminus in ER-lumen en C-terminus in cytosol
 Start-zone: herkenning door SRP + insertie in membraan -> oriëntatie en lading bepaalt
welke terminus in ER belandt

sommige transmembraandomeinen kunnen voorspeld worden adhv hydropathie index



VESICULAIR TRANSPORT IN ENDOMEMBRAANSYSTEEM

Endoplasmatisch reticulum: Continu netwerk van afgeplatte zakjes (cisternes), tubules,
geassocieerde vesikels en ER lumen

2 types:

 Ruw ER: bedekt met ribosomen, membranen vormen afgeplatte vlakken, biosynthese van
proteïnen bestemd voor incorporatie in plasmamembraan of organellen van