Wat zijn chaperonne-eiwitten?

Eiwitvouwing

Het begin van de eiwitsynthese wordt uitgevoerd door ribosomen die een lineaire keten van aminozuren synthetiseren die een polypeptideketen wordt genoemd. Het mRNA specificeert de volgorde van de aminozuren.

Elk aminozuur binnen deze polypeptideketen heeft een andere eigenschap. Zo is glycine bijvoorbeeld zeer hydrofoob, terwijl arginine zeer hydrofiel is. Deze eigenschappen bepalen de driedimensionale structuur van het eiwit. De hydrofobe aminozuren moeten binnen het eiwit worden gehouden, terwijl de hydrofiele aminozuren aan de buitenkant van het eiwit moeten zitten.

Hydrogene bindingen binden zich aan de polypeptideketens om de secundaire structuur van eiwitten te vormen, dat wil zeggen de alfa-helixen en bèta-vellen. De stapeling van deze helices en vellen vormt de tertiaire structuur.

Eiwitvouwing moet in hun driedimensionale vorm behouden blijven en mag niet aggregeren of degraderen. Ongevouwen of verkeerd gevouwen eiwitten geven aanleiding tot een groot aantal ziekten.

De rol van chaperonen bij het vouwen van eiwitten

Chaperonen zijn een groep eiwitten die functioneel vergelijkbaar zijn en helpen bij het vouwen van eiwitten. Het zijn eiwitten die het vermogen hebben om niet-specifieke aggregatie te voorkomen door zich te binden aan niet-natieve eiwitten.

Er zijn verschillende families van chaperonen en elk heeft verschillende functies. Voorbeeld van chaperon-eiwitten zijn de “heat shock proteins” (Hsp’s).

De naam Hsp werd gegeven nadat deze eiwitten werden ontdekt in bacteriën. Deze bacteriën produceerden meer van deze eiwitten in stressvolle omstandigheden, zoals hogere temperaturen, pH-schommelingen en hypoxische omstandigheden. Twee voorbeelden van Hsp’s zijn Hsp70 en Hsp60.

Hsp70

De Hsp70 chaperone-eiwitten zijn vouwkatalysatoren die helpen bij vele soorten vouwprocessen, zoals het opnieuw of verkeerd vouwen van geaggregeerde eiwitten, en het vouwen en assembleren van nieuwe eiwitten. Deze eiwitten zijn monomeer en bevatten twee verschillende domeinen, de N- en C-terminals. De N-terminal bevat ATPase, terwijl de C-terminal zich aan het substraat bindt. ATP-hydrolyse in het N-uiteinde stelt het C-uiteinde in staat zich te openen en zich aan het substraat te binden.

Hsp70 herkent een gebied van de ongevouwen polypeptideketen dat het “verlengde gebied” wordt genoemd. Deze uitgebreide regio bevat veel hydrofobe residuen. Binding van Hsp70 voorkomt de aggregatie van deze eiwitten.

Hsp60

Net als Hsp70 hebben ook Hsp60 chaperon-eiwitten het vermogen zich te binden aan blootliggende hydrofobe residuen om aggregaten te vormen die stabiel maar inactief zijn. Deze eiwitten zijn niet betrokken bij het voorkomen van aggregatie, maar functioneren in plaats daarvan om ongevouwen eiwitten in quarantaine te plaatsen en te isoleren. De isolatie voorkomt ook dat de polypeptideketen aggregeert tot klonters met andere ketens binnen het cytoplasma.

Hsp 60 bevat 14 verschillende eiwitcomponenten. Deze eiwitten vormen twee ringen, elk bestaande uit 7 eiwitten, die op elkaar zijn geplaatst. Ongevouwen eiwitten binnen deze ringen zijn dan in staat zich te vouwen zonder aggregatie met andere ongevouwen eiwitten en zonder interferentie van Hsp70.

Zoals bij Hsp70, kent ook Hsp60 twee verschillende vormen. De eerste vorm is de bindende vorm, waarin ATP gebonden is en de ongevouwen eiwitten het gat tussen de twee ringen kunnen binnendringen. Hydrolyse van ATP initieert dan de vorming van een gesloten toestand, die de vouw-actieve toestand wordt genoemd. Deze conformatieverandering verhindert het eiwit om te vertrekken en bevordert het vouwen van de eiwitten. Deze ingesloten toestand duurt ongeveer 15 seconden voordat de conformatie weer verandert en het juist gevouwen eiwit wordt vrijgegeven in het cytoplasma.

Chaperonen spelen een zeer belangrijke rol binnen het cytoplasma door aggregatie te voorkomen en verschillende belangrijke functies te bevorderen, zoals translocatie, degradatie, en geschikte eiwitvouwing.

Verlies of mutaties van deze chaperonen geven aanleiding tot verschillende ziekten. Een voorbeeld van een groep genetische ziekten die in verband worden gebracht met gemuteerde chaperones zijn multisysteem proteïnopathieën (MSP) die een breed scala van lichaamsfuncties aantasten waarbij de spieren, de botten en het zenuwstelsel betrokken zijn.

Therapeutische toepassing van Hsp-remmers

De laatste tijd worden Hsp-remmers, zoals Hsp 90-remmers, gebruikt om signaalwegen te remmen die verantwoordelijk zijn voor de groei en proliferatie van tumorcellen.

Chemische chaperonnes zijn gebruikt om stofwisselingsziekten te behandelen. Zo kan accumulatie van ongevouwen of verkeerd gevouwen eiwitten endoplasmatisch reticulum (ER) stress veroorzaken. Om deze ER-stress te verlichten, worden kleine moleculen, chemische chaperones genaamd, gebruikt die de juiste eiwitvouwing bevorderen. De positieve invloeden van chemische chaperonen op ER-stress-gerelateerde pathologieën maken ze nuttig voor de behandeling van metabole aandoeningen zoals diabetes type 2, obesitas en atherosclerose.

Naast het feit dat chaperonen essentiële stresseiwitten zijn voor het behoud van andere eiwitten en celoverleving, is hun toepassing op therapeutisch gebied dramatisch toegenomen.

Verder Lezen

• Alle Eiwit Vouwing Inhoud
• Heat Shock Eiwitten
• Alpha Peptide Vouwers
• De Novo Eiwit Structuur Voorspelling

Geschreven door

Hannah Simmons

Hannah is een medisch en life sciences schrijfster met een Master of Science (M.Sc.) graad van Lancaster University, UK. Voordat ze schrijfster werd, richtte Hannah’s onderzoek zich op de ontdekking van biomarkers voor de ziekte van Alzheimer en Parkinson. Ze werkte ook aan het verder ophelderen van de biologische paden die betrokken zijn bij deze ziekten. Buiten haar werk houdt Hannah van zwemmen, wandelen met haar hond en de wereld rondreizen.

Last updated Feb 26, 2019

Citations

Gebruik een van de volgende formats om dit artikel te citeren in uw essay, paper of verslag:

• APA

  Simmons, Hannah. (2019, 26 februari). Wat zijn chaperone-eiwitten. Nieuws-Medisch. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Chaperone-Proteins.aspx.

• MLA

  Simmons, Hannah. “Wat zijn chaperone-eiwitten?”. Nieuws-Medisch. 24 maart 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Chaperone-Proteins.aspx>.

• Chicago

  Simmons, Hannah. “Wat zijn chaperone-eiwitten?”. Nieuws-Medisch. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Chaperone-Proteins.aspx. (accessed March 24, 2021).

• Harvard

  Simmons, Hannah. 2019. Wat zijn chaperone-eiwitten. Nieuws-Medisch, bekeken 24 maart 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Chaperone-Proteins.aspx.