Week 1 Flashcards
Opbouw eiwitten
Aminozuren door ribosomen aan elkaar gekoppeld. Dit gevormd door peptide bindingen.
De 4 structuren van eiwitten
Primaire structuur: covalente bindingen tussen eiwitten
Secundaire structuur: alpha of beta
Tertiaire structuur: 3D
Quaternaire structuur: eiwitcomplex
Cysteïne aminozuren
Belangrijke rol bij de stabilisering van eiwitten. In deze aminozuur is een -SH groep aanwezig. Deze vormen Disulfide bindingen na oxidatie (Zwavel Bruggen)
Dit is een covalente binding. Een vouwing wordt hierdoor gefixeerd.
Zwavelbindingen milieu
Afhankelijk van het milieu In het cytosol en nucleus geldt: •Reducerende milieu •-SH bindingen worden gevormd In het ER geldt: •Oxiderende milieu •Disulfide bruggen worden gevormd
De 5 soorten Post translationele modificaties (PTM)
- Phosphorylation
- Acetylation
- Methylation
- Myristoylation
- Ubiquitination / Sumoylation
Fosforylering
Wat? Waarmee? Donor? Resultaat? Omkeerbaar? Voorbeeld?
Bij fosforylering wordt een fosforyl groep (PO3 2-) aan een aminozuur met een reactieve hydroxylgroep toegevoegd: ATP nodig (kinase), daar komt het fosfaat vanaf.
Hiermee kunnen eiwitten aan en uit worden gezet.
Kan ook omgekeerd: protein phosfatase
vb. Glycogeen fosforylase
aminozuren fosforylering (3)
Er zijn in totaal 3 aminozuren tot fosforylering instaat zijn:
• Serine (S)
• Threonine (T)
• Tyrosine (Y)
De drie soorten noncovalente interacties
Ionbinding
waterstofbruggen
van der waals-krachten
Acetylering
Wat? Waar? Donor? Resultaat? Omkeerbaar? Voorbeeld?
Het toevoegen van een acetyl groep (-CO-CH3).
Gebeurt bij Lysine (K) (-NH3+) waarna het een neutrale lading verkrijgt in histonen
Donor molecuul: Acetyl CoA
Deacetylering (weghalen)
Acetylering resulteert in het ontspannen van de chromatinen (meer ruimte): transcriptie
vb. Histonen H3/4/2B
Methylatie
Wat? Waarmee? Waar? Donor?Omkeerbaar? Voorbeeld?
Methylatie is het aanplakken van een methyl groep. Dit gebeurt m.b.v. het enzym methyltransferase. Het omgekeerde proces heet demethylatie en gebeurt m.b.v. het enzym demethylase.
Dit proces vindt het meest plaats bij de 2 aminozuren die positief geladen zijn Arginine (R) of Lysine (K).
Hierbij kan iedere H’tje van de -NH3 worden vervangen door een methyl groep.
Dit gebeurt m.b.v. donor molecuul S-adenosyl methionine (SAM)
vb. Histonen H3/4)
Myristoylatie
Wat? Waar? Donor? Resultaat? Omkeerbaar? Voorbeeld?
Bij myristoylatie wordt een myristoyl groep (C14-vetzuur keten) gekoppeld aan een glycine aminozuur. Het vetzuur deel bindt covalent (vormt een peptide binding) aan de N-terminus van de glycine van het eiwit. Methionine moet wel eerst verwijderd worden door methionyl en aminopeptidase.
Na het binden kan een eiwit dus in een membraan ‘verankeren’(/koppelen).
Donor molecuul is Myristoyl CoA
Reversibel!
Vb: Src Kinase
Andere soorten modificaties die ook zorgen voor verankering
- Palmitoylation
- Farnesylation
- Geranylgeranylation
Ubiquitinatie
Wat? Waar? Donor? Resultaat? Omkeerbaar? Voorbeeld?
Die drie eiwitten stappenplan
Ubiquitin is een klein eiwit
De modificatie is het covalent koppelen van dit kleine eiwit aan een ander eiwit.
De koppeling vindt plaats met de -COOH aan de Lysine (-NH3+) van een ander eiwit.
Lysine verliest zijn positieve lading na deze reactie.
reversibel m.b.v. de-ubiquitinase.
Drie enzymen nodig
1)Ubiquitin-activatying enzyme (E1): Gebruikt ATP om ubiquitine molecuul te transporten naar enzym E2 te en hieraan te binden
2)Ubiquitin-conjugating enzyme (E2): Geactiveerde E2 bindt aan E3 ligase
3)Ubiquitin-protein ligase (E3) Katalyseert transport van Ub naar target substraat eiwit.
Vb. Cyclin
Polyubiquitination
Ubiquitine is natuurlijk zelf ook een eiwit. Het heeft op meerdere plaatsen een lysine groep zitten die gebruikt kan worden. Bijvoorbeeld positie 48 hiervan: als daarop nog een ubiquitine eiwit op bindt en daarop zelfs nog meer, kan er een soort staart van Ub-eiwitten ontstaan: Polyubiquitination
Lys48: ubiquitin proteasoom pathway (UPP)
De Lys48 wordt veel gebruikt bij de proteasoom pathway. Dit is een eiwitcomplex die andere eiwitten afbreekt die niet meer nodig zijn.
Redenen om af te breken:
•Verkeerd gevouwen
•Niet meer nodig
•Eiwit functioneert niet meer goed
Eenmaal een staart van Ub op Lys 48 geeft een signaal dat het moet worden afgebroken door het proteasoom: Koker vormig eiwitcomplex die een eiwit afbreekt in kleinere stukken peptide
Afbreken gebeurt m.b.v. ATP (dus niet zomaar).
Structuur proteasoom complex
Onderdelen:
•Aan de boven en onderkant een 19S regulatory subunit: Deze delen zijn van belang bij het herkennen van het substraat wat afgebroken gaat moeten worden.
•De binnenkant is het 20S proteasoom: Koker waarbij binnenin de afbraak van eiwitten plaatsvindt. De katalytische activiteit vindt hierin plaats
•Samen vormen zij het 26S proteasoom complex
Voorbeelden van proteasome digestion mbv Ubiquitine
Bv. bij de celcyclus: afbreken van onnodige eiwitten
S-Cyclines worden hierbij afgebroken. Deze zijn alleen nodig tijdens de S-fase van de celcyclus. Uiteindelijk bindt het proteasoom eraan en geeft het een ubiquitine signaal af en wordt het gebonden eiwit afgebroken.
Zelfde idee met M-cyclines in de M-fase.
Verschillende vormen van ubiquitinatie (5)
In totaal zijn er drie vormen van ubiquitinatie mogelijk:
•Mono-ubiquitinatie (1ub)
•Multi-mono-ubiquitinatie (meerdere 1ub)
•Poly-ubiquitinatie (1 meerdere ub):
Homotypic chains (1 soort ub)
Heterotypic chains (meerdere soorten eiwitten):
Non-branched, Branched
Verschillende functies van Ubiquitinatie
Meest belangrijke: vormen van een signaal voor afbraak door proteosoom
Andere functies:
•Trafficking van eiwitten
•Gene expression/silencing
•Endocytosis: Opname van eiwitten via blaasjes (vesicles) naar een cel toe
Complexe signalering mbv Ubiquitine eiwitten
Door alle verschillende vormen van Ubiquitine kan een super complex signaal gecreëerd worden voor bepaalde moleculen
Ubiquitin-like proteins
Ub is een divers molecuul die instaat is complexe signalen over te brengen in een lichaam. Maar er zijn meer eiwitten die vergelijkbaar zijn en structuur (kleine moleculen), maar toch een super complexe functie kunnen vervullen in het lichaam:
• Eukaryoten: Sumo-1, Nedd8
• Prokaryoten: ThiS
Misfolded proteins oorzaak
Sommige eiwitten kunnen niet uit zichzelf correcte vouwing aannemen. Hulp komt daarbij door bijvoorbeeld chaperonne eiwitten. Vooral in een te warme omgeving kunnen eiwitten onjuist vouwen. Hierbij wordt de productie van chaperonne eiwitten opgeschaald. Wanneer er een te grote hoeveelheid slecht gevouwen eiwitten in het cytosol aanwezig is, dan zal de cel een heat shock response opwekken. Bij deze response worden grote hoeveelheden heat shock proteins (HSP) geproduceerd om de misvormde eiwitten in het cytosol te hervouwen.
Te veel foute eiwitten bij elkaar leidt tot eiwit aggregatie, wat de functie verstoord van verschillende cellen en daarbij behorende delen.
Misfolded proteins gevolg
Fout verkeerde eiwit bindt toch aan goed gevouwen eiwit: dimerizatie: goed gevouwen wordt ook slecht gevouwen: bindt weer aan een goed gevouwen eiwit: dimerizatie: complex van fout gevouwen eiwitten: Eiwit aggregatie
Prionen: besmettelijke manier van overdragen verkeerde vorm van eiwitten
Aggregaat hoopt zich op, proteasomen kunnen niet meer goed hun functie vervullen
