HC9. Eiwittransport in de cel
Algemene informatie
- Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
- In dit college wordt de vorming en het transport van eiwitten in de cel behandeld
- Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
- Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
- Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
- Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
- Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
- Er zijn geen opmerkingen met betrekking tot het tentamen gedaan
- Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
- Er zijn geen mogelijke vragen behandeld
Eiwitvorming
In de cel vindt eiwit- en vesiculair (alles in de cel wat een functie heeft: lysosomen, mitochondriën, etc.) transport plaats. Een cel zit stampvol met eiwitten (een paar miljard). Deze eiwitten zitten heel dicht op elkaar. Een aantal van deze eiwitten zijn ribosomen. Tussen de ribosomen bewegen zich nog meer eiwitten, met allemaal een eigen functie.
Vorming eiwitten:
- De eerste translatie van mRNA begint in het cytosol op een vrij ribosoom: het RNA van het ribosoom voert de chemische reactie voor de translatie uit
- Dit RNA heet een ribozym (enzym)
- Translatie vindt plaats van 5’ → 3’
- Een ribosoom begint dus altijd aan de 5’ kant
- Uit het ribosoom komt altijd eerst het N-terminale deel van het eiwit → bepaalt de bestemming van het eiwit
- Aan het N-terminale deel van 30% van de eiwit zit een ‘signaal’-sequentie (een aminozuurvolgorde die functioneert als “adreslabel), deze is specifiek voor de eindlocatie:”
- De N-terminus bestaat uit een aminozuur en een ongebonden aminogroep
- De C-terminus is het andere uiteinde van de eiwitketen: een aminozuur met een ongebonden carboxygroep
- De 70% met geen signaalsequentie blijft in het cytosol → cytosolische lokalisatie van het eiwit
- Cytosol is cytoplasma zonder organellen
- Aan het N-terminale deel van 30% van de eiwit zit een ‘signaal’-sequentie (een aminozuurvolgorde die functioneert als “adreslabel), deze is specifiek voor de eindlocatie:”
- In de aminozuurvolgorde van het eiwit zit informatie die zegt waar het eiwit heen moet gaan
- Dit zijn onafhankelijke signalen die ook aan een ander eiwit geplakt kunnen worden
Uit een ribosoom komt een eiwit dat geen structuur heeft → het moet vouwen om functioneel te worden. In 70% van de gevallen zijn de eiwitten verkeerd, kunnen ze geen partner vinden voor een eiwitcomplex of zijn ze verkeerd gevouwen. Deze eiwitten worden direct weer afgebroken. Als dit niet gebeurt ontstaan er aggregaten, dit is het geval bij de ziekte van Huntington of Alzheimer. De eiwitten gaan aan elkaar klonteren.De cel wil dus voorkomen dat er aggregaten ontstaan.
Het eiwit dat het ribosoom uit komt moet het ER in. Hiertussen zit een hydrofoob membraan → eiwitten moeten op een bepaalde wijze over het membraan heen gaan.
Signaalsequenties
Signaalsequenties zijn dus een soort adreslabels van een aantal aminozuren aan het uiteinde van een eiwit, die het eiwit door membranen naar de juiste plaats brengen.
Er zijn verschillende soorten signaalsequenties:
- Mitochondriale signaalsequenties
- Mitochondriën ontstaan door de symbiose van één bacterie in een andere bacterie → er is een dubbel membraan:
- Buitenmembraan: hierin liggen speciale receptor en translocator eiwitten (TOM1 en TOM2)
- Binnenmembraan: hierin ligt een translocator eiwit
- Mitochondria heeft eigen DNA waarmee een deel van de eigen eiwitten gemaakt kunnen worden
- De meeste mitochondriale eiwitten zijn nucleair gecodeerd → komen binnen via een signaalsequentie die op de plek van bestemming wordt afgeknipt
- Fouten in mitochondriaal DNA leiden tot minder energieproductie
- Eiwitten komen de mitochondriën als volgt binnen:
- Mitochondriën ontstaan door de symbiose van één bacterie in een andere bacterie → er is een dubbel membraan:
- Een receptor op het buitenmembraan herkent de signaalsequentie → neemt het eiwit mee naar een kanaal (import)
- Via het kanaal gaat het eiwit naar binnen
- Chaperones zorgen ervoor dat de eiwitten niet te snel vouwen, zodat ze de mitochondriën binnen kunnen komen
- De translatie vindt plaats in de mitochondriën
- Peroxisomale signaalsequenties
- In het membraan liggen speciale receptor en translocator eiwitten
- Vergelijkbaar met mitochondriale signaalsequentie
- Nucleaire signaalsequenties
- De kern bestaat ook uit een dubbel membraan, dat doorloopt in het ER → eiwitten gaan door poriën het kernmembraan in:
- Eiwitten met een “nucleair localization signal” worden door het systeem herkend en naar binnen gebracht
- In de cel wordt de “nuclear localization signal" eraf gegooid
- De “spons” tussen het cytosol en de kern is een moleculaire zeef:
- Stoffen die kleiner dan de aminozuren zijn kunnen hier doorheen gaan
- Grotere stoffen zoals eiwitten hebben een import signaal nodig
- De kern bestaat ook uit een dubbel membraan, dat doorloopt in het ER → eiwitten gaan door poriën het kernmembraan in:
- ER-signaalsequenties
- Tijdens de synthese op de vrije ribosomen herkent en bindt het Signal Recognition Particle (SRP) aan de N-terminale ER-signal sequentie
- De eiwitsynthese valt even stil
- Met ribosoom en al bindt het geheel aan de SRP-receptor in het ER-membraan
- De eiwitsynthese komt weer op gang en het geheel wisselt uit met een translocatiekanaal (hoefijzervormig)
- Het N-terminale deel van het eiwit verschijnt met een lus in het lumen van het ER
- Nieuwe ribosomen starten op het ER-gebonden 5’-uiteinde van het mRNA
- Dit zijn polyribosomen op het ER
- Signaal peptidase knipt het ER signal sequence eraf
- De eiwitsynthese gaat door tot de C-terminus in het ER-lumen zit
- Tijdens de translocatie vindt glycosylering van de meeste export-eiwitten plaats → het worden glycoproteïnen
- Door deze enorme suiker verschillen eiwitten die in het ER gemaakt worden essentieel van andere suikers
- Deze suikerboom beschermt het eiwit tegen protolytische afbraak en zorgt ervoor dat het eiwit correct gevouwen wordt (gebeurt in het ER-lumen)
- Tegelijkertijd wordt SRP eraf geknipt door proteases
- Knippen de eiwitten in 2en of 3en
- Hier gaat dat moeilijk: er is een protolytisch systeem dat eiwitten die in membranen zitten in 2en knipt
- In het ER zijn veel balletjes te zien: dit zijn ribosomen die bezig zijn om eiwitten te maken
Vouwing van eiwitten
Sommige eiwitten komen op de kop in het membraan, met de C-terminale kant eerst. In het ER wordt een suiker op het eiwit gezet waardoor de vouwing kan plaatsvinden. Bij de vouwing hoort een goede kwaliteitscontrole: goede vouwing kost tijd, het duurt zo’n 10 minuten.
Eiwitvouwing gebeurt niet spontaan, maar met de assistentie van chaperone eiwitten. Een chaporone blijft bindne tot de hydrofobe stukken van het eiwit weg zijn → voorkomt aggregatie van eiwitten. Na deze controle mag het eiwit uitgescheiden worden.
Al het verkeerd gevouwen eiwit heeft de neiging op de aggregeren. De cel weet niet goed wat hij hiermee aan moet. Als de vouwing niet goed lukt, bv. door mutatie, vindt er afbraak door proteolytische enzymen plaats. De aanwezigheid van te veel niet-goed gevouwen eiwitten in het ER heeft meerdere gevolgen:
- Cellulaire Stress Response → “Unfolded protein response (UPR)”
- De ER-grootte wordt aangepast
- Bij overschrijden van de maximumcapaciteit → cellulaire zelfmoord (apoptose)
Geneesmiddelen die gebruik maken van chemische chaperones:
Wetenschappers maken chemische chaperones om als medicijn eiwitvouwing goed te laten verlopen. Een voorbeeld hiervan is bij CFTR (cystic fibrosis):
- CFTR is een “multi-membrane spreading” eiwit dat gemaakt wordt in het ER
- Gemuteerd CFTR blijft in het ER hangen → wordt na een tijdje afgebroken
- Een deel van de mutaties geeft wel een functioneel eiwit, dat door de ER-machinerie niet wordt gezien als een functioneel eiwit → blijft in ER hangen → gaat niet naar de plek waar het moet functioneren
Hiervoor is een chemische chaperone ontwikkeld: bindt aan CFTR waardoor het wel de goede structuur krijgt, het ER kan verlaten en zijn functie kan vervullen.
Van ER naar de buitenwereld (exocytose)
Eiwitten gaan d.m.v. exocytose van het ER naar de buitenwereld. Chaperones in het ER zorgen ervoor dat alleen goed gevouwen eiwitten het ER verlaten. Vanuit het ER gaan deze eiwitten naar het Golgi-complex:
- Vesicles (blaasjes) snoeren af van het ER
- Diffunderen naar Golgi-apparaat
- Fuseren en vormen een cis-Golgi netwerk aan de cis-zijde
- Gaan via transport door vesicles van Golgi-cisterne naar Golgi-cisterne: hier vinden allerlei modificaties van de eiwitten plaats
- Cis-cisterne
- Mediaal-cisterne
- Trans-cisterne
- Aan de trans-zijde knoppen secretievesicles af → de eiwitten worden doorgestuurd naar de goede plek
- Bij bv. lysosomale eiwitten komt er een mannose-6-fosfaat → zegt dat het naar het lysosoom moet gaan
- Ondertussen ondergaan de eiwitten bewerkingen: suikers worden toegevoegd of weggehaald
- De cel is via suikers beschermd tegen problemen
Lysosoom-related organellen hebben een specifieke functie om op een bepaald moment iets uit te scheiden, bijvoorbeeld cytotoxische T-cellen.
Cytosolisch Ca2+:
Cytosolisch Ca2+ is een belangrijke schakel in gereguleerde exocytose:
- Calciumionen worden vaak gebruikt als een signaal dat tegen de cel zegt dat er iets uitgescheiden moet worden
- Ca2+ in het cytosol wordt erg laag gehouden door Ca2+-pompen in het plasmamembraan, ER en mitochondrion
- Hoge Ca2+ triggert processen als sarcomeercontractie en exocytose
- Voltage- en ligand gated Ca2+-kanalen spelen een belangrijke rol in de signaaltransductie
Glucose-gestimuleerde insulinesecretie:
Ook de secretie van insuline is een vorm van exocytose:
- De glucosespiegel in het bloed stijgt boven de 5mM
- De Glut-2 carrier in de b-cel is niet gauw verzadigd en dus niet beperkend voor de opname van extra glucose
- Glucokinase zet meer glucose om → meer glycolyse → meer OxFos → meer ATP
- ATP-gevoelige K+-kanaaltjes gaan dicht → het plasmamembraan depolariseert
- Een voltage-gevoelig Ca2+-kanaaltje gaat open → Ca2+ stroomt naar binnen
- Insulinevesicles gaan naar het plasmamembraan → fuseren → insuline komt vrij in de bloedbaan
Opname in de cel (endocytose)
Endocytose is de opname van stoffen (o.a. eiwitten) in de cel. Endocytose kan via meerdere processen plaatsvinden:
- Fagocytose (door macrofagen of neutrofiele granulocyten)
- Pinocytose
- Receptor-mediated endocytose
Bij endocytose spelen twee systemen die in het cytosol gelegen zijn een belangrijke rol:
- Endosoom: het sorteerstation bij endocytose
- Vergelijkbaar met het Golgi-apparaat bij exocytose
- Ook bij endocytose wordt bepaald waar de inhoud van het endosoom heen moet
- IJzer komt de cel binnen via transferline
- Transferline bindt aan een transferline-receptor
- In het endosoom wordt het ijzer losgemaakt van het transferline en gaat het alleen verder
- Door tight-junctions kan darminhoud niet zomaar de rest van het lichaam in gaan → als dit toch nodig is, gebeurt dit via transcytose
- LDL zijn cholesterol-bevattende microparticles (lipides) die in het bloed zitten
- Cholesterol is belangrijk voor o.a. hormoonfunctie
- Via endocytose komt het LDL de cel binnen → gaat in de cel van endosoom naar lysosoom.
- Lysosoom:
- Verteert (hydrolyseert) opgenomen materiaal tot losse bouwstenen (aminozuren, nucleotiden, suikers, etc.)
- Verslijt organellen d.m.v. autofagie: er wordt een dubbel membraan om niet werkende mitochondriën gebouwd → kan opgenomen worden in het lysosoom om vervolgens afgebroken te worden
- Is zuur en bevat veel enzymen
- Een stof moet weer een “signaaltje” hebben om in het lysosoom terecht te kunnen komen
Join with a free account for more service, or become a member for full access to exclusives and extra support of WorldSupporter >>
Collegeaantekeningen Cel tot Molecuul 2019/2020
- Cel tot Molecuul HC2: Genoomorganisatie
- Cel tot Molecuul HC3: Mitose en meiose
- Cel tot Molecuul PD1: Velocardiofaciaal syndroom
- Cel tot Molecuul PD2: Chromosoomafwijkingen
- Cel tot Molecuul HC4: Nucleïnezuren en eiwitten
- Cel tot Molecuul HC5: Translatie en eiwitstructuur
- Cel tot Molecuul HC6: Repair
- Cel tot Molecuul PD3: Familiaire Kanker
- Cel tot Molecuul PD4: Hemoglobinopathieën (HbP)
- Cel tot Molecuul HC7: Genomics in de moderne Geneeskunde (thema overstijgend)
- Cel tot Molecuul HC8: Celmembranen en transport
- Cel tot Molecuul PD5: Ionkanaalziekte
- Cel tot Molecuul HC9: Eiwittransport in de cel
- Cel tot Molecuul WC1: Inzoomen op organellen (thema overstijgend)
- Cel tot Molecuul HC10: Prenatale diagnostiek en screening (thema overstijgend)
- Cel tot Molecuul HC11: Ligand-eiwitbinding en enzymologie
- Cel tot molecuul HC12: Glucose en vetmetabolisme
- Cel tot Molecuul HC13: Glucose homeostase
- Cel tot Molecuul PD6: Mono-genetische diabetes
- Cel tot Molecuul HC14: Van zeldzaam naar veelvoorkomend (thema overstijgend)
- Cel tot Molecuul HC15+16: Overervingspatronen
- Cel tot Molecuul HC17: Kansrekenen
- Cel tot Molecuul HC18: Triplet expansie ziekte
- Cel tot Molecuul HC19: Wil je het weten? (thema overstijgend)
- Cel tot Molecuul HC20: Inleiding communicatie en signaaloverdracht
- Cel tot Molecuul HC21: GPRC's en 2nd messengers
- Cel tot Molecuul HC22: RTK's en insulinesignalering
- Cel tot Molecuul PD7: Cellulaire communicatie verstoord
- Cel tot Molecuul HC23: Therapieën in de maak (thema overstijgend)
- Cel tot Molecuul HC24: Cytoskelet
- Cel tot Molecuul HC25: Extracellulaire matrix
- Cel tot Molecuul PD8: Bindweefselziekte
- Cel tot Molecuul Proeftentamen
- Cel tot Molecuul: Antwoorden proeftentamen
Contributions: posts
Spotlight: topics
Collegeaantekeningen Cel tot Molecuul 2019/2020
Een complete bundel van de hoorcolleges behorend bij het blok van Cel tot Molecuul geschreven in studiejaar 2019/2020
- Lees verder over Collegeaantekeningen Cel tot Molecuul 2019/2020
- 2603 keer gelezen
Online access to all summaries, study notes en practice exams
- Check out: Register with JoHo WorldSupporter: starting page (EN)
- Check out: Aanmelden bij JoHo WorldSupporter - startpagina (NL)
How and why use WorldSupporter.org for your summaries and study assistance?
- For free use of many of the summaries and study aids provided or collected by your fellow students.
- For free use of many of the lecture and study group notes, exam questions and practice questions.
- For use of all exclusive summaries and study assistance for those who are member with JoHo WorldSupporter with online access
- For compiling your own materials and contributions with relevant study help
- For sharing and finding relevant and interesting summaries, documents, notes, blogs, tips, videos, discussions, activities, recipes, side jobs and more.
Using and finding summaries, notes and practice exams on JoHo WorldSupporter
There are several ways to navigate the large amount of summaries, study notes en practice exams on JoHo WorldSupporter.
- Use the summaries home pages for your study or field of study
- Use the check and search pages for summaries and study aids by field of study, subject or faculty
- Use and follow your (study) organization
- by using your own student organization as a starting point, and continuing to follow it, easily discover which study materials are relevant to you
- this option is only available through partner organizations
- Check or follow authors or other WorldSupporters
- Use the menu above each page to go to the main theme pages for summaries
- Theme pages can be found for international studies as well as Dutch studies
Do you want to share your summaries with JoHo WorldSupporter and its visitors?
- Check out: Why and how to add a WorldSupporter contributions
- JoHo members: JoHo WorldSupporter members can share content directly and have access to all content: Join JoHo and become a JoHo member
- Non-members: When you are not a member you do not have full access, but if you want to share your own content with others you can fill out the contact form
Quicklinks to fields of study for summaries and study assistance
Main summaries home pages:
- Business organization and economics - Communication and marketing -International relations and international organizations - IT, logistics and technology - Law and administration - Leisure, sports and tourism - Medicine and healthcare - Pedagogy and educational science - Psychology and behavioral sciences - Society, culture and arts - Statistics and research
- Summaries: the best textbooks summarized per field of study
- Summaries: the best scientific articles summarized per field of study
- Summaries: the best definitions, descriptions and lists of terms per field of study
- Exams: home page for exams, exam tips and study tips
Main study fields:
Business organization and economics, Communication & Marketing, Education & Pedagogic Sciences, International Relations and Politics, IT and Technology, Law & Administration, Medicine & Health Care, Nature & Environmental Sciences, Psychology and behavioral sciences, Science and academic Research, Society & Culture, Tourisme & Sports
Main study fields NL:
- Studies: Bedrijfskunde en economie, communicatie en marketing, geneeskunde en gezondheidszorg, internationale studies en betrekkingen, IT, Logistiek en technologie, maatschappij, cultuur en sociale studies, pedagogiek en onderwijskunde, rechten en bestuurskunde, statistiek, onderzoeksmethoden en SPSS
- Studie instellingen: Maatschappij: ISW in Utrecht - Pedagogiek: Groningen, Leiden , Utrecht - Psychologie: Amsterdam, Leiden, Nijmegen, Twente, Utrecht - Recht: Arresten en jurisprudentie, Groningen, Leiden
JoHo can really use your help! Check out the various student jobs here that match your studies, improve your competencies, strengthen your CV and contribute to a more tolerant world
2443 |
Add new contribution