VL 11: Membranproteine und Vesikeltransport

Question 1

Welche Membranproteine-Typen gibt es?

Answer 1

Integrale Proteine

• alpha-helicalen Bündel (regulierter Transport)
• beta-Barrels (immer offen; sehr stabil)

periphere Proteine

Question 2

Welche Aufgaben übernehmen integrale Membranproteine?

Answer 2

1. Transporter
2. Enzyme
3. Oberflächenrezeptoren
4. Identitätsmarker
5. Zell-Zell Adhäsionsproteine
6. Anheftung ans Zytoskelett

Question 3

Eigenschaften von peripheren (monotopischen) Membranproteinen

Answer 3

nur in einem Layer der Membran verankert

nonpolarer membrananker zB FS, Lipidanker, Prenylierung, Salzbrücke

frei in einer Schicht bewegbar

Question 4

Eigenschaften integraler Membranproteine (polytropisch)

Answer 4

Durchdringen membran

machen ca 30% des Proteoms aus (Anzahl nicht Masse)

1. β-Barrel zB Porine
   -eher in Membranen, die nicht mit dem Cytosol
   kommunizieren zB Mitochondrien, Chloroplasten,
   Bakt
   -aus β-Faltblättern
   Meist immer offen
2. ɑ-Helikale Bündel z.B. ER-Translocon
   Regulieren durchlass

Question 5

welche Arten von Transportern gibt es?

Answer 5

Symporter (Na/Glukose)

Antiporter(Na/K)

primärer aktiver Transport

Sekundärer aktiver Transport

Question 6

Eigenschaften von aktiven Transport

Answer 6

ATP-abhängig

keine []-Gradient nötig
- geht sogar gegen []-Gradienten
- erlaubt die asymmetrische Akkumulation von
Substanzen über Membranen

Question 7

Welche Arten von Pumpen gibt es in Membranen?

Answer 7

– Ionenpumpen: Na+, K+, Ca++, Cl-

– Austauschpumpen: Na+-K+ Pumpe

Question 8

Wofür sorgt die Natrium-Kalium-Pumpe?

Answer 8

hält steilen Gradienten von NA+ und K+ über Membran aufrecht –> sorgt somit fürs Membranpotential (innen -; aussen +)

Regulation des Zellvolumens

Wärmeproduktion (Nebenprodukt

Question 9

Wie funktioniert die NA+-K+-Pumpe?

Answer 9

1. Bindung von cytoplasmatischem Na+ stimuliert die Phosphorylierung
2. Phosphorylierung führt zur Konformationsänderung
3. Konformationsänderung dissoziiert Na+ nach aussen –> extrazelluläres K+ wird gebunden
4. K-Bindung führt zur Dephosphorylierung
5. Rückfaltung der Pumpe in alte Konformation
6. K+ wird gelöst und Na+ kann erneut gebunden werden

Question 10

Welche Art von Transportprotein ist die Na-K-Pumpe?

Answer 10

Antiporter

Question 11

Beispiel für sekundär aktiven Transport

Answer 11

symporansport von Na+ und Glukose

Question 12

Wie funktioniert sekundär aktiver Transport (am Bsp Glukose)

Answer 12

Antiporterprotein beförtert Na+ aus der Zelle heraus und K+ in die Zelle hinein

höhe Na+-Konz extrazellulär

Symporterprotein nutzt Na+-Gradienten um Na+ (entlang seines Gradienten) zusammen mit Glukose in die Zelle zu importieren

Question 13

Symporter

Answer 13

befördern zwei Substrate in gleiche Richtung

Question 14

Antiporter

Answer 14

befördern zwei Substrate in entgegengesetzte Richtung

Question 15

positive-inside-rule

Answer 15

Insertion von helikalen bündel in die membran
Positionierung abhängig von ladung der helix und hydrophbizität des membranankers
Innen IMMER poitiv

Question 16

Endozytose

Answer 16

Aufnahme von Substanzen

Question 17

Phagozytose

Answer 17

Partikel werden aufgenommen

Question 18

Pinocytose

Answer 18

Flüssigkeit wird aufgenommen

Question 19

Rezeptor-vermittelte-Endozytose

Answer 19

Aufnahme nur nach Kontakt mit

spezifischen Molekülen mittels Rezeptor

Question 20

Exozytose

Answer 20

Abgabe von Substanzen

Question 21

Welche Faktoren werden für Clathrin-abhängigen Transport benötigt?

Answer 21

Frachtgut

Rezeptor (GTP-bindend)

Adaptin

Clathrin

Question 22

Wie funktinoiert Clathrin-abhängiger Transport!?

Answer 22

Erkennung des Frachtguts
- Adaptine interagieren mit Rezeptoren (best. Spezifität
bzgl Frachtgut)
- rekrutieren Clathrin

GTP-bindende Proteine (Rezeptor) halten Clathrin-Käfig zusammen

Bildung des Clathrin-Käfigs ist spontan, nur Rezeptoren verbrauchen GTP

Abschnürung des Vesikels

• ATP-abhängig
• durch Dynamin,

bei größeren Cargos wirken versch. Proteine auf Aktinskelett, wodurch Vesikel nach innen gedrückt wird, wodurch auch der größere Cargo eingehüllt werden kann –> Clathrin geht nicht komplett rum

Question 23

Welche anderen Vesikeltransportprozesse (neben Clathrin) gibt es?

Answer 23

COP1 und COP2

sind Clathrin-ähnlich

Question 24

Richtung con COP1-Transport

Answer 24

Golgi zu ER (retrograt)

Question 25

Richtung von COP2-Transport

Answer 25

ER zu Golgi (anterograt)

Question 26

Gemeinsamkeit von COP1/2 - und Clathrin-anhängigem Transport?

Answer 26

Die Ausbildung einer Käfigstruktur (Autoassemblierung) für den Transport des Vesikels

Question 27

Welche Faktoren stellen die Membranidentität für den intrazellulären Transport her?

Answer 27

PIPs (Phosphoinositide)

Rab-GTPasen

Question 28

wie tragen PIPs zur Membranidentität bei?

Answer 28

-Inositol an der Phosphokopfgruppe des Glycerins
—> C3/4/5 können phosphoryliert sein
—> Plasmamembran zB am 4 und 5

• Phosphatasen regulieren Phosphorylierung
• zur Erkennung von Membranen damit zielgerichteter Transport möglich ist

Question 29

wie tragen Rap-GTPasen zur Membranidentität bei?

Answer 29

besitzen im GTP-gebundenen Zustand eine hydrophobe Domäne im inneren

wenn GTP mit GDP durch Guanosinexchangefaktor (GEF) ausgetauscht wird, klappt hydrophobe Domäne raus und kann mit Membran interagieren
—> kann andere Proteine rekrutieren zB Anker-
Proteine und so die Spezifität der Membran ändert
—> in einer Membran können mehrere versch. Lipid-
rafts vorkommen (an einer Stelle Rab5, an anderen
Stelle zB RabY …)
—> spezifisch für versch. Vesikel/Proteine

Question 30

Wie erfolgt die Fusion des Vesikels mit der Zielmembran

Answer 30

Problem: Wasserspalt –> ist el.-stat. ungünstig

Lösung: snares verbinden Vesikel mit Membran –> durch Verdrillung werden beide angenähert und Wasser aus Spalt gequetscht

Fusion wird ermöglicht

Verdrillung und Ablösung der snares verbraucht Energie

Question 31

Problem bei Tetanus?

Answer 31

zerstört snares –> keine Signalübertragung