Proteinabbau Flashcards
2) Welche Proteine werden lysosomal abgebaut?
- membranständige Proteine
- Plasmaproteine, Proteine des EZR
- intrazelluläre Proteine: Organellen, Proteinaggregate, spezifische Proteine
1) Über welche Wege können Proteine abgebaut werden?
Endogene Proteolyse: über Lysosomen oder Proteasomen
Exogene Proteolyse: Verdauung der Nahrungsproteine
3) Welche Rolle spielt der lysosomale Proteinabbau für das Immunsystem?
Abbau (über Cathepsine) wichtig für MHC II Antigenpräsentation
4) Beschreiben Sie den lysosomalen Proteinabbau über Makrophagozytose
- Zellbestandteile im Zytosol durch Membranzisternen umgeben
- Proteine und Membranzisternen werden über ATG-Proteine zum Autophagosom
- Autophagosomen fusionieren mit Lysosomen und werden abgebaut
5) Über welche Mechanismen können Proteine lysosomal abgebaut werden?
- Makrophagozytose
- Mikrophagozytose
- Chaperon vermittelte Autophagozytose
6) Beschreiben Sie den lysosomalen Abbau über Mikroautophagozytose
- Invagination zytosolischer Bestandteile in die Lysosomenmembran
- Membran und Vesikelinhalt werden abgeschnürt und intralysosomal abgebaut
7) Beschreiben Sie den lysosomalen Abbau über Chaperon vermittelte Autophagozytose
- Sequenzmotive auf abzubauend Proteine wird vom Chaperon Hsc70 erkannt
- Komplex wird an lysosomen assoziiertes Membranprotein (LAMP) gebunden
- Bildung eines Translokationskomplex mit Hsc90 -> Transport zum Lysosomen und Abbau
8) Welche Proteine werden in einem Proteasom abgebaut?
- zytosolische und nukleäre Proteine
- fehlgefaltete Proteine des ER (ERAD)
9) Wie werden die Proteine für den proteasomalen Abbau markiert?
- instabile Proteine mit kurzer HWZ: Degrons, werden von Ubiquitinligasen erkannt -> Polyubiquitinierung
- N-end-rule: basische oder große hydrophobe AS am N-Terminus werden von E3-Ubiquitinligasen (N-Recognine) erkannt -> Polyubiquitinierung und proteasomaler Abbau
10) Beschreiben Sie die Prozesse der Ubiquitinierung
Aktivierung von Ubiquitin:
- Bindung des Ubiquitins an E1 in Form eines Thioesters über intermediäre Kopplung an AMP
- Übertragung von Ubiquitin an katalytisches Cystein von E2
- Ubiquitin wird von Ubiquitinligase (E3) direkt an Substratprotein übertragen (oder erst nach wiederholter Thioesterkopplung)
11) An welche Struktur des Ubiquitins erfolgt die Bindung an die Enzyme (E1-3)?
An COO-Gruppe des Glycins
12) Auf welche Stelle des des Ubiquitins erfolgt die Bindung der Substratproteine?
COO-Gruppe des Glycins?
13) Wie sind die Ubiquitin-Moleküle untereinander verbunden?
- Epsilon-Aminogruppe des Lysins mit COO-Gruppe des Glycins
14) Welche Enzyme sind an der Ubiquitinierung beteiligt?
E1: Ubiquitin aktivierendes Enzym
E2: Ubiquitin konjugierendes Enzym
E3: Ubiquitin-Ligase
15) Beschreiben Sie die Bindungsverhältnisse bei der Polyubiquitinierung?
- C-Terminus: Gly76 wird mit epsilon NH2-Gruppe bestimmter Lysine des Substratproteins verknüpft
- N-Terminus: Glycin bindet an Lysin des Substrates (Isopeptidbindung)
- Lys48 für Verknüpfung der Polyubiquitinkette
16) Beschreiben Sie den Aufbau des Proteasoms
26S (zwei Einheiten):
- 19S-Anteil: 19UE, erkennt und entwindet das polyubiquitinierte Protein, öffnet 20S-Pore unter ATP-Verbrauch
- 20S-Anteil: 4 heptamere Ringe, alpha-Ringe in Pore, beta-Ringe mit Threonin-Proteasen spaltet das Protein in Oligopeptide
17) Beschreiben Sie den Mechanismus des proteasomalen Abbaus
- 19S-Anteil erkennt und entwindet polyubiquitiniertes Protein, öffnet 20S-Pore unter ATP-Verbrauch
- 20S-Anteil spaltet mit Threoninproteasen das Protein in Oligopeptide (Ubiquitin wird nicht gespalten!)
- Oligopeptide und Ubiquitin werden ins Zytosol abgegeben
- Oligopeptide werden durch Aminopeptidasen abgebaut oder durch den TAP-Komplex ins ER eingeschleust (MHC-I-Präsentation)
18) Nennen Sie einen wichtigen Hemmstoff des proteasomalen Abbaus
Bortezomib (Velcade)
19) Wie erfolgt die Proteinverdauung im Magen?
Im sauren Milieu (pH = 1,5)
- Pepsinogen aus den Hauptzellen werden im Sauren zu Pepsin aktiviert (autokatalytisch)
- Pepsine = Endopeptidasen, spalten innerhalb der AS-Kette
- Pepsin A: spaltet vor und hinter Tyr bzw. Phe
- Pepsin C: spaltet zwischen Phe und Met
20) Wo spalten die Pepsine A bzw. C?
- A: vor und hinter Tyr bzw. Phe
- C: zwischen Phe und Met
21) Beschreiben Sie den Proteinabbau über Serinproteasen
- Serin im aktiven Zentrum
- Trypsinogen wird von Enterpeptidase der Mucosazellen in Trypsin umgewandelt
- Trypsin = spaltet an C-terminalen Seite von Lysin und Arginin
- Chymotrypsin A: spaltet am C-Terminus von hydrophoben AS (hinter Tyr. Phe, Trp, Leu)
22) Wie erfolgt der Proteinabbau im Dünndarm?
Spaltung erfolgt durch Proteasen im Pankreassaft (alkalisches Milieu):
- Serinproteasen = Endopeptidasen
- Metalloproteasen = Exopeptidasen
23) Beschreiben Sie den Proteinabbau im Dünndarm durch Metalloproteasen
- Carboxypeptidase A: C-Terminus des Chymotrypsin
- Carboxypeptidase B: vor basischen C-Terminus
- Aminopeptidase: hinter N-Terminus
24) Wie erfolgt die letzte Stufe der enzymatischen Verdauung?
- restliche Dipeptide werden von Dipeptidasen im Bürstensaum der Mukosazellen gespalten
25) Welcher Stoff ist für die Aktivität der Carboxyproteasen wichtig?
Zink-Ion (Metalloprotease)
26) Wie kann man die Proteasen einteilen?
Nach Substrat: Proteinasen, Peptidasen
nach Substratspezifität: Endo-/Exoproteasen, Amino-/Carboxyproteasen
nach aktivem Zentrum: Aspartat-Proteasen, Cysteinproteasen, Metalloproteasen, Serinproteasen, Threonin-Proteasen
27) Nennen Sie Beispiele für Aspartat-Proteasen
- Pepsine
- HIV-Protease
28) Nennen Sie Beispiele für Cystein-Proteasen
- Cathepsine B, K, L
- Caspasen
29) Nennen Sie Beispiele für Metalloproteasen
- Carboxypeptidasen
30) Nennen Sie Beispiele für Serin-Proteasen
- Trypsin
- Chymotrypsin
- Thrombin
- Gerinnungsfaktoren
31) Nennen Sie Beispiele für Threonin-Proteasen
- Proteasom
32) Wie erfolgt die Aufnahme der AS in die Enterozyten?
- AS werden sekundär-aktiv im Na-Symport aufgenommen
- Peptide werden im Symport mit H+ und Antiport von Na+ aufgenommen, intrazellulär in AS gespalten
- AS werden basolateral über Uniport-Transportsysteme ins Blut abgegeben
33) Wohin gelangen die ins Blut aufgenommene AS?
- über Portalvene zur Leber
- in Leber: Synthese von Proteinen, Verstoffwechslung, Speicherung
- Pufferfunktion: gespeicherte AS werden wieder ins Blut abgegeben
- verzweigte AS (Valin, Leucin, Isoleucin) passieren Leber, werden von Muskulatur aufgenommen
34) Wie erfolgt die Beseitigung des Aminostickstoffs der AS?
- Umwandlung des Stickstoffs in Harnstoff in Leberparenchymzellen über Harnstoffzyklus
- ca. 30g/Tag bis max. 90g/Tag
- überschüssige AS in peripheren Organen müssen zur Leber transportiert werden
35) Wie erfolgt der Transport von Aminostickstoff im Blut?
- frei als NH3/NH4+
2. gebunden an den AS Alanin und Glutamin
36) Beschreiben Sie den Alanin-Zyklus
- Transport von Aminostickstoff aus peripheren Organen im Blut zur Leber
- Pyruvat aus Muskel bindet NH3 -> Alanin (ALAT)
- Alanin über Blut in Leber
- Alanin gibt NH3 ab (-> für Harnstoffbildung), wird zu Pyruvat
- Pyruvat wird in Leber zu Glucose (Gluconeogenese)
- Glucose wird an Muskel abgegeben
37) Beschreiben Sie die Reaktion der Alanin-Aminotransferase
Glutamat + Pyruvat -> Alanin + alpha-KG
38) Beschreiben Sie den Aminostickstofftransport über Glutamin
- in Gehirn, Muskel, perivenösen Leberparenchymzellen
- alpha-KG + NH3 -> alpha-Iminoglutarat + H2O
- alpha-IG + NADH/H+ -> alpha-Aminoglutarat + NAD+ (Glutamat-DH)
- alpha-AG + NH3 + ATP -> Glutamin + ADP + Pi (Glutaminsynthetase)
NH3-Freisetzung in Leber:
- Glutaminase-Reaktion
- Glutamatdehydrogrenase-Reaktion
39) Beschreiben Sie die Reaktionen des Harnstoffzyklus
-
40) Nennen Sie einen Aktivator des Harnstoffzyklus
- N-Acetylglutamin (aus Glutamat + Acetyl-CoA)
- Konzentration proportional zur AS-Konzentration im Blut
41) Aus welchen Stoffen erfolgt die Harnstoffsynthese?
- Ammoniak
- Bicarbonat
- Aminostickstoff
42) Welche Enzymkomplexe gibt es im Harnstoffzyklus?
- CPS-I und Ornithin-Transcarbamylase an der Innenseite der Mito-Membran
- Argininosuccinat-Synthetase, -lyase und Arginase im Zytosol an Außenseite der Mito-Membran
43) Wie ist der Energieverbrauch im Harnstoffzyklus?
- Verbrauch von 4 energiereichen Bindungen ATP
- Bildung von 1 NADH (= 3 ATP) im Aspartatzyklus bei Regeneration von Aspartat aus Fumarat
- Bilanz: 1 ATP pro Harnstoff
44) Welche zusätzlichen Aufgaben hat der Harnstoffzyklus?
- FIxierung von Bicarbonat
- Argininsynthese
45) Ein Defekt der CPS-I führt zu…
Hyperammonämie I
46) Ein Defekt der Ornithintranscarbamylase führt zu…
Hyperammonämie II
47) Ein Defekt der Argininosuccinat-Synthetase führt zu…
Citrullinämie
48) Ein Defekt der Argininosuccinat-Lyase führt zu…
Arginin-Bernsteinsäure-Krankheit
49) Ein Defekt der Arginase führt zu…
Hyperargininämie
50) Ein Defekt der NAc-Glutamat-Synthase führt zu…
NAc-Glutamat-Mangel
