Essential Cell Biology, 5th ed. Ch. 15
Een eukaryotische cel zijn onderverdeeld door interne membranen. De meeste organellen zijn
ook membraan-ingesloten organellen. Deze organellen zijn omringt door het cytosol wat weer
omringt is door het plasma membraan. Het meeste prominente organel is de nucleus. Het is
omringt door een dubbel membraan (kernmembraan). Het communiceert met het cytosol via
kernporiën. Het is continu met het membraan van het Endoplasmatisch reticulum. Hier vindt
synthese van nieuwe membranen plaats, het deel dat ribosomen bevat is het Ruw
endoplasmatisch reticulum. Het ER neemt ook calcium op en af.
De voorlopers van de 1e eukaryotische cellen waren zoals de huidige archaea, geen interne
membranen. Omdat eukaryoten veel groter zijn dan archaea kunnen ze niet leven met alleen
een plasma membraan. De vergroten van eukaryoten was dus alleen mogelijk door interne
membranen. Tegenwoordig vormen het ER, golgi, peroxi- endo en lysosomen het
Endomembrane System.
Protein sorting
Bij sommige organellen kunnen de eiwitten direct via het cytosol geleverd worden
(Mitochondria, chloroplasten), andere organellen (Golgi, lysosomen) zijn afhankelijk van
transport via het ER.
De synthese van elk eiwit begint bij die van ribosomen in het cytosol. De lot van een eiwit hangt
af van de amino keten die een sorting signal kan bevatten waardoor het eiwit naar het
bestemde organel wordt gebracht. Wanneer een membraan-organel een wateroplosbaar eiwit
opneemt moet deze over een membraan dat normaal niet passeerbaar is voor hydrofielen.
Hoe dit gedaan wordt hangt af van het organel:
1. Ze worden getransporteerd via de nucleaire poriën. Deze selectieve poorten transporten
specifieke macromoleculen
2. Eiwitten van het Cytosol naar de organellen in worden door het membraan vervoerd
door eiwit translocators in het membraan. Echter moet het eiwit hier in de meeste
gevallen wel voor ontvouwen worden.
3. De laatste methode betreft transport vesikels. Deze doorbreken als ware het 1e
membraan en versmelten met het 2e
Die typische sorting signal is een streng aminozuren volgorde. De signal sequence is vaak
verwijderd nadat de vorming van het eiwit klaar is. Die signal sequence is noodzakelijk om een
eiwit naar een bepaalde locatie te krijgen. In onderzoek waarbij de sequence verwijderd is zien
we namelijk dat de verplaatsing niet wil.
De nucleaire envelop dat het DNA afsluit bestaat dus uit 2 membranen. Het binnenste bevat
eiwitten die dienen als bindingsplaats voor chromosomen. Het buitenste membraan gaat over in
het ER membraan. De nucleaire poriën hebben in de buitenste ring complex eiwitten liggen.
Hier zitten lange slierten aan, als een kelpwoud. Deze houden alleen de grote moleculen tegen.
Echter moeten er ook grote moleculen getransporteerd worden. Ribosomen en RNA moeten uit
de kern naar het cytoplasma en nieuw gevormde eiwitten juist andersom. Deze grote moleculen
moeten een sorting signaal laten zien, nuclear localization signal. Dit signal wordt vervolgens
herkend door cytosolische eiwitten, nuclear import receptors. Deze receptoren brengen het eiwit
naar de poriën met de tentakels. Ze maken als ware een weg vrij. Het eiwit wordt losgelaten en
de receptor keert terug naar cytosol. De energie die voor dit proces nodig is komt van hydrolyse
, van GTP. Deze hydrolyse komt van RAN. Er zijn 2 soorten. De een draagt een molecuul GTP
en is vooral aanwezig in de nucleus, de ander GDP en in het cytosol.
Chloroplasten beschikken ook nog over een 3e membraan, thylakoïde. De eiwitten uit het
cytosol voor mitochondriën bevatten signal sequences aan de N-terminus dat codeert. Deze
wordt verwijderd nadat transport voltooid is. Transport naar een specifiek deel van organel vergt
meer signal sequences.
Peroxisomen bevatten enzymen die verteren en synthese doen. Ze slaan eiwitten op via
selectief transport. Een 3 aminozuurketen codeert bij de receptoreiwitten in het Cytosol. Het
membraan bevat een translocator die helpt bij eiwittransport. Eiwitten hoeven niet te ontvouwen.
Alle eiwitten die uit organellen komen gaan eerst het ER in. Ze worden vanuit hier
getransporteerd door vesicles. Er worden wateroplosbare eiwitten en prospective
transmembrane proteins in het ER opgenomen. Wateroplosbaar: secretie, lumen organel.
Transmembrane: Membraan/plasmamembraan. Eiwitten in het ER worden “geregen” voordat
de polypeptideketen gevormd is. Daarom zijn er ribosomen aan het membraan gebonden dat
het Ruw endoplasmatisch reticulum vormt. Deze zijn gebonden aan de cytosolische kant en
maken eiwitten die het ER ingaan. Ribosomen binden aan het mRNA en vormen een
polyribosoom.
2 eiwitdelen leiden signal sequences naar het ER membraan. Signal-recognition particle zijn
aanwezig in cytosol en bindt aan ribosoom en de signal sequence. Een SRP receptor herkent
vervolgens deze SRP. Binding van een SRP aan ribosoom met ER signal sequence remt
eiwitsynthese totdat SRP bindt met de receptor. Daarna protein translocation en eiwitsynthese.
Niet alle eiwitten gemaakt door ER-gebonden ribosomen gaan het ER in. Sommige blijven in
membraan. Translocatie proces voor deze is lastiger. De N signal sequence initieert translocatie
maar het transfer proces wordt gestopt door stop-transfer-sequence. De protein translocator
laat de polypeptide keten los in het lipid bilayer. De N signal sequence is eraf waardoor er een
eiwit ontstaan als single-pas transmembrane in het membraan met de N terminus en C beide
aan een andere kant. In sommige gevallen wordt de Start-transfer sequence nooit verwijderd.
Hierdoor groeit ie heen en weer.
Vesicular transport
De eindbestemming is vaak het Golgi apparaat. Vanuit hier vindt transport plaats via transport
vesicles. Dit vesiculaire transport strekt zich naar buiten naar het plasmamembraan. Zo vindt er
exocytose plaats en kunnen extracellulaire moleculen naar binnen via endocytose.
Secretory pathway doorloopt alle stappen vanaf ER tot lysosomen. Endocytic pathway verplaats
materiaal vanuit het plasma membraan via endosomen naar lysosomen.
Coated vesicles zijn vesicles met een laagje eiwit. Deze verliezen hun “coat” waardoor het
membraan kan interacteren. Clathrin is zo’n vesicle. Een 2e klasse proteins genaamd adaptins
spelen een rol om transport moleculen uit te zoeken.
Soms worden vesicles getransporteerd door cytoskeletalfibers. Wanneer aangekomen moet ie
het juiste dock vinden. Dit doen ze door moleculaire markers aan het oppervlakte. Het
identificatie proces hiervan hangt af van RAB eiwitten. Specifieke RABeiwitten worden herkend
door tethering eiwitten. Allemaal hebben ze zo een eigen “code”. Extra erkenning komt van
SNAREs. Deze verankeren het vesicle als ware met de bindingsplaats.
Een eukaryotische cel zijn onderverdeeld door interne membranen. De meeste organellen zijn
ook membraan-ingesloten organellen. Deze organellen zijn omringt door het cytosol wat weer
omringt is door het plasma membraan. Het meeste prominente organel is de nucleus. Het is
omringt door een dubbel membraan (kernmembraan). Het communiceert met het cytosol via
kernporiën. Het is continu met het membraan van het Endoplasmatisch reticulum. Hier vindt
synthese van nieuwe membranen plaats, het deel dat ribosomen bevat is het Ruw
endoplasmatisch reticulum. Het ER neemt ook calcium op en af.
De voorlopers van de 1e eukaryotische cellen waren zoals de huidige archaea, geen interne
membranen. Omdat eukaryoten veel groter zijn dan archaea kunnen ze niet leven met alleen
een plasma membraan. De vergroten van eukaryoten was dus alleen mogelijk door interne
membranen. Tegenwoordig vormen het ER, golgi, peroxi- endo en lysosomen het
Endomembrane System.
Protein sorting
Bij sommige organellen kunnen de eiwitten direct via het cytosol geleverd worden
(Mitochondria, chloroplasten), andere organellen (Golgi, lysosomen) zijn afhankelijk van
transport via het ER.
De synthese van elk eiwit begint bij die van ribosomen in het cytosol. De lot van een eiwit hangt
af van de amino keten die een sorting signal kan bevatten waardoor het eiwit naar het
bestemde organel wordt gebracht. Wanneer een membraan-organel een wateroplosbaar eiwit
opneemt moet deze over een membraan dat normaal niet passeerbaar is voor hydrofielen.
Hoe dit gedaan wordt hangt af van het organel:
1. Ze worden getransporteerd via de nucleaire poriën. Deze selectieve poorten transporten
specifieke macromoleculen
2. Eiwitten van het Cytosol naar de organellen in worden door het membraan vervoerd
door eiwit translocators in het membraan. Echter moet het eiwit hier in de meeste
gevallen wel voor ontvouwen worden.
3. De laatste methode betreft transport vesikels. Deze doorbreken als ware het 1e
membraan en versmelten met het 2e
Die typische sorting signal is een streng aminozuren volgorde. De signal sequence is vaak
verwijderd nadat de vorming van het eiwit klaar is. Die signal sequence is noodzakelijk om een
eiwit naar een bepaalde locatie te krijgen. In onderzoek waarbij de sequence verwijderd is zien
we namelijk dat de verplaatsing niet wil.
De nucleaire envelop dat het DNA afsluit bestaat dus uit 2 membranen. Het binnenste bevat
eiwitten die dienen als bindingsplaats voor chromosomen. Het buitenste membraan gaat over in
het ER membraan. De nucleaire poriën hebben in de buitenste ring complex eiwitten liggen.
Hier zitten lange slierten aan, als een kelpwoud. Deze houden alleen de grote moleculen tegen.
Echter moeten er ook grote moleculen getransporteerd worden. Ribosomen en RNA moeten uit
de kern naar het cytoplasma en nieuw gevormde eiwitten juist andersom. Deze grote moleculen
moeten een sorting signaal laten zien, nuclear localization signal. Dit signal wordt vervolgens
herkend door cytosolische eiwitten, nuclear import receptors. Deze receptoren brengen het eiwit
naar de poriën met de tentakels. Ze maken als ware een weg vrij. Het eiwit wordt losgelaten en
de receptor keert terug naar cytosol. De energie die voor dit proces nodig is komt van hydrolyse
, van GTP. Deze hydrolyse komt van RAN. Er zijn 2 soorten. De een draagt een molecuul GTP
en is vooral aanwezig in de nucleus, de ander GDP en in het cytosol.
Chloroplasten beschikken ook nog over een 3e membraan, thylakoïde. De eiwitten uit het
cytosol voor mitochondriën bevatten signal sequences aan de N-terminus dat codeert. Deze
wordt verwijderd nadat transport voltooid is. Transport naar een specifiek deel van organel vergt
meer signal sequences.
Peroxisomen bevatten enzymen die verteren en synthese doen. Ze slaan eiwitten op via
selectief transport. Een 3 aminozuurketen codeert bij de receptoreiwitten in het Cytosol. Het
membraan bevat een translocator die helpt bij eiwittransport. Eiwitten hoeven niet te ontvouwen.
Alle eiwitten die uit organellen komen gaan eerst het ER in. Ze worden vanuit hier
getransporteerd door vesicles. Er worden wateroplosbare eiwitten en prospective
transmembrane proteins in het ER opgenomen. Wateroplosbaar: secretie, lumen organel.
Transmembrane: Membraan/plasmamembraan. Eiwitten in het ER worden “geregen” voordat
de polypeptideketen gevormd is. Daarom zijn er ribosomen aan het membraan gebonden dat
het Ruw endoplasmatisch reticulum vormt. Deze zijn gebonden aan de cytosolische kant en
maken eiwitten die het ER ingaan. Ribosomen binden aan het mRNA en vormen een
polyribosoom.
2 eiwitdelen leiden signal sequences naar het ER membraan. Signal-recognition particle zijn
aanwezig in cytosol en bindt aan ribosoom en de signal sequence. Een SRP receptor herkent
vervolgens deze SRP. Binding van een SRP aan ribosoom met ER signal sequence remt
eiwitsynthese totdat SRP bindt met de receptor. Daarna protein translocation en eiwitsynthese.
Niet alle eiwitten gemaakt door ER-gebonden ribosomen gaan het ER in. Sommige blijven in
membraan. Translocatie proces voor deze is lastiger. De N signal sequence initieert translocatie
maar het transfer proces wordt gestopt door stop-transfer-sequence. De protein translocator
laat de polypeptide keten los in het lipid bilayer. De N signal sequence is eraf waardoor er een
eiwit ontstaan als single-pas transmembrane in het membraan met de N terminus en C beide
aan een andere kant. In sommige gevallen wordt de Start-transfer sequence nooit verwijderd.
Hierdoor groeit ie heen en weer.
Vesicular transport
De eindbestemming is vaak het Golgi apparaat. Vanuit hier vindt transport plaats via transport
vesicles. Dit vesiculaire transport strekt zich naar buiten naar het plasmamembraan. Zo vindt er
exocytose plaats en kunnen extracellulaire moleculen naar binnen via endocytose.
Secretory pathway doorloopt alle stappen vanaf ER tot lysosomen. Endocytic pathway verplaats
materiaal vanuit het plasma membraan via endosomen naar lysosomen.
Coated vesicles zijn vesicles met een laagje eiwit. Deze verliezen hun “coat” waardoor het
membraan kan interacteren. Clathrin is zo’n vesicle. Een 2e klasse proteins genaamd adaptins
spelen een rol om transport moleculen uit te zoeken.
Soms worden vesicles getransporteerd door cytoskeletalfibers. Wanneer aangekomen moet ie
het juiste dock vinden. Dit doen ze door moleculaire markers aan het oppervlakte. Het
identificatie proces hiervan hangt af van RAB eiwitten. Specifieke RABeiwitten worden herkend
door tethering eiwitten. Allemaal hebben ze zo een eigen “code”. Extra erkenning komt van
SNAREs. Deze verankeren het vesicle als ware met de bindingsplaats.
