Proteiners sortering, veckning och nedbrytning Flashcards
Vad är endosymbiontteorin?
Teorin om hur eukaryota celler har uppstått.
- En arké finns med löst DNA och har ett cellmembran.
- Endocytos sker av arkéer som har mer/annat genetiskt material.
- Endocytos sker av en aerob bakterie
- Ett primärt kärnmembran uppstår genom invaginationer av plasmamembranet. Det skyddar DNA:t men håller det fortfarande tillgängligt från cytosolen. Samtidigt utvecklas den endocyterade aeroba bakterien till en protomitokondrie.
- Dubbelt kärnmembran och en mitokondrie med mtDNA utvecklas helt.
Vilka är cellens viktiga organeller?
- Kärna - med kromosomer och dubbelt kärnmembran
- ER
- Mitokondrier - med cristae för att öka den inre arean på mitokondriens inre membran
- Golgiapparaten - ett antal membranomslutna områden som har viss polaritet. Cis-golgi ligger närmast ER och trans-golgi ligger närmast plasmamembranet. Transport av proteiner till golgi från ER sker i vesiklar och transport från golgi till plasmamembranet sker i vesiklar längs cytoskelettet.
- Peroxisomen - bland annat oxidation av fettsyror
- Cytoskelettet - aktin- och mikrotubilifilament. Utgår från centrosomen med centrioler.
- Lysosom - nedbrytning av diverse saker.
- Extracellulärt matrix - proteiner utanför celle som den kan interagera med och binda till.
Vad innebär topologibegreppet?
Det används framförallt att beskriva relationen mellan olika delar i sekretoriska och endocytiska vägen. Två områden är topologiskt ekvivalenta om de kan kommunicera så att molekyler kan röra sig mellan områden utan att passera ett membran. De delar som är topologiskt ekvivalenta i cellen är ER, golgi, vesiklar, lysosomer, endosomer och extracellulärt matrix.
Hur är ER uppbyggt?
- Strävt ER som har ribosomer dockade till sig
- Slätt ER utan ribosomer och som är involverade i lipidsyntes
- ER-lumen dit proteiner tillverkade i strävt ER går in (ca 30nm brett.
Hur är golgi placerat i förhållande till en cells rörelseriktning?
Framförcellkärnan - i rörelseriktningen
Hur ser mitokondriens rörelse mönster ut och hur ser de ut över tid?
De rör sig via mikrotubili vilket gör att det finns ett överlapp mellan mitokondrier och mikrotubili om man färgar in dessa.
Mitokondrier är dynamiska över tid - rör sig och förändras. De kan också fusera med varandra.
Vad gör peroxisomen?
En metabol organell som är inbland i olika oxidativa reaktioner. Den innehåller 50 enzym.
Var startar proteinsyntes?
Vid fria ribosomer i cytosolen. Var de ska sorteras bestäms sedan av olika signalsekvenser.
Vilka är de oliak typer av signalsekvenser som känns igen av olika receptorer?
- N-terminal: Den del som först kommer ut från ribosomen. Klyvs bort av signalpeptidas och finns inte kvar i färdigt protein efter transmembrantranslokation.
- Intern: del av färdigt protein, mer i mitten av proteinets primärsekvens (gated transport)
- C-terminal: del av färdigt protein (transmembrantranslokation)
- Kombination (ytmotiv): Från olika delar av primärsekvensen. Del av färdigt protein (gated transport, vesikulärt transport)
På vilka sätt kan proteintransport ske in i olika organeller?
- Gated - kärnporskomplex
- Transmembrantransport
- Vesikulär transport
Även transport från endosomer och ER till cytosol.
Hur ser signalsekvensen ut som signalerar för intransport av protein till mitokondriematrix?
Proteiner som ska transporteras in har en särskild signalsekvens som innehåller positivt laddade aminosyror arginin och lysin. När en alfahelix sedan bildas hamnar de laddade aminosyrorna på den ena sidan i en amfipatisk signalpeptid som kan bind till fickor på receptorerna.
Hur sker intransport av protein till mitokondriematrix?
- Ett precursorprotein har en signalsekvens som binder till en receptorprotein i det yttre mitokondriemembranet i TOM-komplexet. Till proteinet sitter cytosoliskt HSP70 bundet.
- Proteinet går in genom en kanal i TOM till intramembranutrymmet. HSP70 klyvs bort i en energikrävande process.
- Translokation till matrix genom TIM(23)-komplexet. För translokationen kräve energi i form av membranpotential. Insidan av matrix är negativt laddat och kommer attrahera proteinet. Till hjälp finns också mitokondriellt HSP70 som drar in proteinet genom att ändra konformation och fysiskt dra in proteinet - en ATP-krävande process.
- Klyvning av signalpeptiden av signalpeptidas.
- Slutgiltig veckning av mitokondrieproteinet då det måste vara oveckat då det går genom TOM och TIM.
Hur sker proteinimport till peroxisomer?
- Proteinet har en särskild C-terminalsekvens kallad PTS1 (peroxisomal-targeting sequence)
- Binder till pex5-receptorn som finns i cytosolen.
- Pex5 binder till pex14 i perisommembranet.
- Konformationsändring gör att proteinet skicas in i peroxisomen tillsammans med pex5.
- Protein-receptorkomplexet dissocierar och pex5 går ut i cytosolen igen genom ett komplex med pex2, pex10 och pex12.
Hur sker veckning av protein då de bildas?
Redan under translationen innan proteinet är klart kommer N-terminaldomänen att börja vecka och sedan när translationen är nästan klar kommer C-terminaldomänen att börja veckas. Den slutgiltiga sekundärstrukturen och tertiärstrukturen kommer att antas först då proteinet har släppt från ribosomen.
Veckning kommer framförallt att avgöras av minimering exponering av hydrofoba ytor.
Vilka är de olika HSP-chaperonerna som finns?
- HSP70 - finns i cytosol, mitokondrier och ER
- HSP60 - finns i cytosol och mitokondrier
- HSP90 - finns i cytosolen.
Vad händer om proteinet är felveckat?
Proteinets form är kopplat till dess funktion vilket kan leda till proteinaggragation (stress). Detta kan vara toxiskt för cellen.
Hur fungerar HSP70 i en situation med värmechock eller annan stress?
- Korrekt veckade proteiner utsätts för något som leda till felveckade proteiner
- HSP70 sitter i vanliga fall bundet till HSF1 som är en transkriptionsfaktor men släpper nu och binder in till felveckade protein.
- Det leder till mer fritt HSF1 i cellen som går in till kärnan genom kärnporer
- HSF1 oligomeriserar till vissa områden som gör att transkription börjas av gener som kodar för fler chaperoner. Translation sker.
- Mer HSP70 bildas som kan binda in till fler felveckade proteiner och hjälpa dem att veckas rätt
- Då proteinstressen minskar kommer det ha kommit upp till en transkriptionsnivå av HSP70-genen så att det kommer finnas tillräckligt med HSP70 att binda upp HSF1 vilket kommer att minska transkriptionsnivån till det normala.
Hur fungerar Hsp60?
Det veckar om felveckade färdiga protein och finns i både cytosolen och mitokondrien. Den kan till formen liknas med en tunna med många hydrofoba ytor på insidan. Detta kommer att fånga upp och dra in det felveckade proteinet och vecka upp det. Med hjälp av ATP kommer ett lock att attraheras - GroES cap. Då har proteinet runt 10 sekunder att vecka sig rätt innan ATP hydrolyseras och det förhoppningsvis korrekt veckade proteinet skjuts ut.
Dessa veckar upp till 30% av proteinerna i cellen.
Hur sker polyubiquitinylering?
Det märker upp proteiner och ger en signal för nedbrytning. Flera ubiquitin sätts på särskilda lysinsidokedjor i proteinet. Ubiquitinligaskomplexet bestående av tre enzym utför processen. Bindningen sker till ε-aminogruppen på lysinsidokedjan efter att proteinet har bundit in till komplexet.
Hur kan aktivering av ubiquitinligaskompexet ske?
Det finns många olika komplex som alla behöver aktiveras på samma sätt, dock alla via E3.
- Fosforylering av proteinkinas
- Allosterisk omvandling orsakad av ligandbindning
Hur kan en proteins nedbrytningssignal skapas/exponeras, som sedan känns igen av ett ubiquitinligas?
- Fosforylering
- Avtäckning genom proteidissociering efter att två proteiner som tidigare varit sammanbundna.
- Skapande av en instabil N-terminal
Hur proteasomen ut och hur fungerar den?
Det är ett proteinkomplex bestående av flera proteinsubenheter. Det är format som en cylinder med ett rör där proteinet går in.
- Caps på ändarna som har en ubiquitinreceptor som gör att proteasomen kan binda in selektivt till ett protein. Bredvid sitter ett ubiquitinhydrolas som kan bryta ner ubiquitinkedjan. Under finns en unfoldasring vilket är en ringformad ATPas som veckar upp proteinet så att det kan matas in i proteasomen.
- Centralcylinder som är ett proteas. Ligger precis under unfoldasringen och består av proteasomens aktiva site. Där bryts proteiner ner till peptider som sedan kan brytas ner till aminosyror av cytoplasmatiska peptidaser.
Hur hoppas proteasomer kunna användas inom medicinen?
Det hoppas kunna användas för targeting och nedbrytning av muterade protein som skulle kunna leda till sjukdom. Ett sådant exempel är PROTAC som binder in målprotein och för dem samman med ubiquitinligaskomplexet så att polyubiquitinylering kan genomföras.
Vilka två huvudprinciper finns för proteintranslokation över ER-membranet?
- Cotranslationell translokation - vilket sker samtidigt som translation i en ER-bunden ribosom.
- Posttranslationell translocation efter att proteinet har translaterats av en fri ribosom.
