Biochemie (Subject) / Posttranslational Prozessierung & Sortierung von Proteinen (Lesson)

Müller-Esterl; Teil 3, Kapitel 19

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• Freie Ribosomen Freie Ribosomen liegen im Cytoplasma verstreut und erzeugen Proteine, die ihre Aufgabe meistens ebenfalls im Zellplasma wahrnehmen
• Membrangebundene Ribosomen membrangebundene Ribosomen sind mit der Membran des endoplasmatischen Retikulums verbunden dort synthetisierte Proteine werden mittels des cotranslationalen Proteintransportes in das Lumen des endoplasmatischen Reticulums geleitet membrangebundene Ribosomen findet man gehäuft in sekretbildenden Zellen wie z. B. in der Bauchspeicheldrüse
• Signalsequenzen Abfolge von Aminosäuren eines Proteins diese Aminosäuresequenz entscheidet über den Bestimmungsort, den Transportweg des Proteins innerhalb der Zelle und die Signalsequenzen finden sich typischerweise bei Proteinen, deren Bestimmungsort sich außerhalb der Zelle, in Biomembranen oder in Kompartimenten befindet Zielkomoartimente ER Mitochondrien Peroxisomen Zellkern
• Chaperone Proteine, die neu synthetisierten Proteinen „helfen“, sich korrekt zu falten sie bewahren Proteine vor schädliche Kontaken Chaperone interagieren spezifisch mit aggregationsanfälligen Proteinen und treten somit direkt in Konkurrenz zu Aggregationsreaktionen sie beschleunigen dabei die korrekte Faltung und Assoziation der Proteine, ohne selbst Teil der Struktur zu werden sie übernehmen ebenfals die Rückfaltung von Proteinen nach Passage der Tunnelporen von Zellkompartiment-Membranen
• Hitzeschockproteine Hsp-70 binden an hydrophoben Segmenten neu synthetisierter Proteine um sie so vor unspezifischen Aggregationen zu schützen nach vollendeter Translation übergeben Hsp-70 Chaperone die Proteine an tonnenförmige Hsp-60 Chaperone Hsp-60 "massieren" die Proteine solange, bis sie ihre individuelle Konformation gefunden haben
• Peptidyl-Prolyl-Isomerase führt die Peptidbindung vor einem Prolylrest (Xaa-Pro) von der trans- in die seltenerer cis-Form über erleichtert dem Protein so die Faltung in seine funktionstüchtige Konformation
• Translokation Wechsel von einem Zellkompartiment zum andern
• TIM (translocator of the inner membrane) TOM (translocator of the outer membrane) die Komplexe TOM und TIM23 vermitteln den Import von Proteinen, die für die mitochondriale Matrix bestimmt sind, indem sie vorübergehend einen Kanal durch den Intermembranraum bilden die Import- oder Signalsequenz des Proteins fädelt in den TOM-Komplex ein, um dann von dort aus direkt in die Matrix zu gelangen
• Signalpeptidasen Proteinspaltende Enzyme die an der Membran des ER lokalisiert sind erkennen spezielle Aminosäuresequenzen (Signalsequenzen) innerhalb eines Proteins spalten im Lumen des ER das Signalpeptid von der restlichen Polypeptidkette ab
• Lipidanker Myristoylierung ein C14 Acylrest wird an einen N-terminalen Glycin-Rest eines Proteins gehängt dabei wird der N-terminale Methioninrest abgespalten Prenylierung C15 Farnesyl- oder C20 Geranylgeranylreste werden an Proteine die mit dem Tetrapeptid Cys-Aaa-Aaa-Xaa enden angebracht Palmitylierung durch Acylierung mit C16 Resten entestehen ein oder mehrere Thioester an internen Cysteinresten
• Lipidanker Myristoylierung ein C14 Acylrest wird an einen N-terminalen Glycin-Rest eines Proteins gehängt dabei wird der N-terminale Methioninrest abgespalten Prenylierung C15 Farnesyl- oder C20 Geranylgeranylreste werden an Proteine die mit dem Tetrapeptid Cys-Aaa-Aaa-Xaa enden angebracht Palmitylierung durch Acylierung mit C16 Resten entestehen ein oder mehrere Thioester an internen Cysteinresten
• Kernporenkomplex NPC hier passiert der portale Transport zwischen Cytoplasma und Zellkern verfügt über einen Zentralkanal, der mit einem Transporter verstöpselt ist kernwärts ist der NPC durch eine korbige Struktur abgeschirmt auf der cytoplasmatischen Seite säumen Filamente den Kanal innen besteht die Kernpore aus zwei Ringen von Proteinen, die in die äußere und innere Kernmembran eingelassen und durch Speichen verstärkt sind
• portaler Transport der Rezeptor Importin erkennt sog. nukleäre Lokalisationssequenzen (NLS) seine α-Untereinheit bindet das NLS-Motiv des Kernproteins die β-Untereinheit lenkt es an die Kernpore und besorgt die Translokation in den Kern jetzt bindet das G-Protein Ran in seiner GTP-gebundenen Form an β-Importin und entlässt somit das Kernprotein und α-Importin danach führt es β-Importin zurück ins Cytoplasma nach GTP-Hydrolyse durch das cytoplasmatische GTPase-aktivierende Protein Ran-GAP, dissoziiert Ran ab und β-Importin kann für den nächsten Translokationszyklus verwendet werden im Kern wird Ran-GDP unter Vermittlung des Nucleotidaustauchers Ran-GEF wieder mit GTP beladen und steht damit zur Freisetzung frisch importierter Proteine zur Verfügung
• Stopp-Transfersequenz hydrophobe Segmente von 20-20 Aminosäuren, die meist in Form einer α-Helix angeordnet sind
• N-, und O-Glykolysierung N-glykosidische Bindung kovalente Verbindung von Oligosacchariden mit der Carboxamidgruppe (-CONH2) in der Seitenkette von Asparagin O-glykosidische Bindung Verknüpfung von Oligosacchariden mit den Hydroxylgruppen von Serin oder Threonin
• N-Glykosylierungs-Ablauf eine Oligosaccharidseitenkette wird aus drei verschiedenen Bausteinen auf einem lipophilen Träger (Dolicholphosphat) aufgebaut und in einem zweiten Schritt auf die Polypeptidkette übertragen die Dolicholbeladung beginnt auf der cytoplasmatischen Seite der ER-Membran und wird nach dem Seitenwechsel durch eine Flippase auf der luminalen Seite fertiggestellt eine Oligosaccharidtransferase überträgt dann die fertige Oligosaccharidstruktur vom Dolicholphosphat auf einen Asparaginrest eines naszierenden Polypeptids im ER wird die Oligosaccharidkette dann noch um drei Glucosereste und einen Mannoserest gekürzt und zur Weiterverarbeitung im Golgi geschickt im cis-Golgi werden weitere drei Mannosereste entfernt bevors weiter in den medialen golgi geht dort wird dann ein N-Acetylglucosaminrest angefügt und zwei weitere Mannosereste gekappt woraufhin an diesen Rumpf noch zwei N-Acetylglucosaminreste und ein Fucoserest drannkommen im trans-Golgi kommen dann noch drei Galactosereste dazu, wobei drei Endstücke entstehen, auf die jeweils noch ein negativ geladener Sialinsäurerest kommt
• O-Glykosylierungs-Ablauf findet im Golgi-Apparat statt hierbei handelt es sich nur um kurze Ketten mit zwei bis drei Resten die sukzessive übertragen werden Hauptkomponenten sind N-Acetylgalactosamin Galactose Sialinsäure Fucose O-Glykosylierung ist typisch für sekretorische Proteine und Plasmamembran-Proteine auch die Blutgruppen werden von terminal Glykosylierung von Lipide und Proteien an der Oberfläche von Erythrocyten bestimmt
• Oligosaccharidseitenketten-Aufgaben machen Proteine wir zB Kollagen durch ihre polaren und ionischen Gruppen hydrophiler schützen in den Lysosomen ihre Trägerproteine vor den aggressiven Enzymen
• regulierte & konstititive Sekretion bei der regulierten Sekretion werden Proteine in spezialisierte Vesikel verpackt, nachdem sie an einen spezifischen Rezeptor gebunden haben. In diesen Vesikeln können sie noch einmal modifiziert oder gespeichert werden, bis ein Reiz die Zelle zur Sekretion stimuliert Insulin Trypsinogen die konstitutive Sekretion betrifft Proteine ohne besondere Signale (Signaltransduktion). Sie verbleiben in sogenannten default-Vesikeln, die mit der Membran verschmelzen und das Protein sezernieren

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