Samenvatting Membraan biogenese

Moleculaire Biologie van de Cel Evelien Floor



Membraan Biogenese
Membranen zorgen ervoor dat cellen uit compartmenten bestaan, ze vormen een scheiding met de
buitenwereld. Cellen ziten stampvol met membranen en maken contact met vele andere organellen.

Functes van membranen:
 Vorming microcompartmenten
 Selecteve opname en afgife van stofen
 Transport van cellulaire compartmenten
 Opslag van energie
 Communicate tussen celorganel en omgeving

Biogenese van membraaneiwitten
Ongeveer 30% van onze genen coderen voor membraaneiwiten. We onderscheiden twee soorten
membraaneiwiten:
 Integrale membraaneiwiten: α-helices en β-barrels, overspannen de membraan
 Perifere membraaneiwiten: gebonden aan lipiden of integrale eiwiten

Hoofdfunctes van membraaneiwiten:
 Communicate tussen de binnen en buitenkant van de cel
 Ion en molecuultransport over de lipide bilaag
 Cel-cel of cel-matrix contact

Eiwitsynthese vindt plaats aan ribosomen in het cytosol. Een groot deel van deze eiwiten blijven
actef in het cytosol als bijvoorbeeld een enzym. Er is ook een deel dat functoneel is in het ER of dat
moet worden uitgescheiden via vesiculair transport. Mitochondriën nemen een groot deel van de
eiwiten op uit het cytosol.

Eiwitransport mitochondriën
Het mitochondrion bestaat uit vier compartmenten: de buitenmembraan, de binnenmembraan, de
tussenmembraanruimte en de mitochondriële matrix. Deze bevaten allen hun eigen set aan
eiwiten. Deze eiwiten worden de mitochondriën in getransporteerd met behulp van post-
translatonele eiwitmport. In de mitochondriën zelf worden ook eiwiten gesynthetseerd van
mitochondrieel DNA, dit zijn voornamelijk integrale membraaneiwiten.

De evolutonaire oorsprong van mitochondriën: een eukaryote voorloper cel voorzag aan
energievoorziening via de glycolyse. Bacteriën deden aan oxidateve fosforylering en konden zo veel
meer ATP uit glucose halen. Deze twee organismen zijn symbiose aangegaan waardoor het
mitochondrion uit de bacterie is ontstaan. In de loop van de evolute zijn een aantal genen uit het
mitochondrion naar de kern verplaatst.

Eiwiten zijn uitgerust met een signaalseuuente zodat het eiwit in het juiste organel terecht komt.
Mitochondriële precursoreiwiten gesynthetseerd in het cytosol zijn uitgerust met een N-terminaal
signaalpeptde voor import door mitochondriën. Deze signaalseuuente is een amfpatsche α-helix,
het amfpatsche deel wordt herkent door bepaalde receptoreiwiten. Signaalseuuentes zijn
noodzakelijk en voldoende voor import.

Een mitochondrieel precursoreiwit bevat een signaalpeptde, dit signaal wordt herkent door het
TOM-complex en het eiwit gaat het poortje door. In de tussenmembraanruimte wordt het eiwit
herkent door het TIM23-complex. Samen met een ATPase zorgt dit complex ervoor dat het eiwit naar

Pagina | 1

, Moleculaire Biologie van de Cel Evelien Floor


binnen wordt getransporteerd. Het eiwit spant op dat moment beide membranen. In de matrix
wordt de signaalpeptde eraf gekliefd door een protease en daarna wordt het eiwit gevouwen door
chaperones in de mitochondriële matrix.




Integrale eiwiten komen in de binnenmembraan via het zogenaamde OXA-complex. Integrale
membraaneiwiten voor de buitenmembraan worden eerst via het TOM-complex naar binnen
getransporteerd. Vervolgens herkent het SAM-complex het eiwit en komt deze in de
buitenmembraan terecht.




Hydrolyse van ATP en de membraanpotentaal over de binnenmembraan leveren de energie voor
mitochondriële eiwitmport. Een precursoreiwit bevat Hsp70 chaperones om ervoor te zorgen dat
het eiwit niet vouwt. Hsp70 wordt losgelaten ten koste van ATP na interacte met het TOM-complex.
Het signaalpeptde heef een positeve lading, in de binnenmembraan heerst een negatef
membraanpotentaal waardoor het signaalpeptde naar binnen wordt getrokken. Eenmaal binnen
wordt de signaalpeptde afgeknipt en binden mtHsp70 chaperones aan het eiwit. mtHsp70 gaat ten
koste van ATP bewegen en trekt zo het precursoreiwit naar binnen.



Pagina | 2