Zellbio Vetmed 1. JK ab Kap. 12
Zellbio Vetmed 1. JK ab Kapitel 12 im Skript
Zellbio Vetmed 1. JK ab Kapitel 12 im Skript
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Lernkarten
Was ist Proteintargeting?
Zuordnung des neu gebildeten Polypeptids zu seinem Bestimmungsort, Proteinsortierung
Was sind die 3 Möglichkeiten, was mit einem Protein passieren kann wenn es ins ER translationiert wird (Kotranslation)?
es geht nachher in den Golgiapparat, dann in oder zu:
- Plasmambembran
- Lysosom
- Zelloberfläche (Sekretproteine)
Was kann alles mit einem Protein passieren, wenn es im Zytoplasma synthetisiert wurde? (5 Sachen)
- es bleibt einfach im Zytoplasma
- es geht ins Mitochondrium
- es geht in einen Chloroplast
- es geht in ein Peroxisom
- es geht in den Zellkern
Welche Proteine werden an freien ibosomen synthetisiert? Und wie ist es möglich diese zu sortieren?
alle zytosolischen , Grosszahl der mitochondrialen, chlorpasten und peroxisomalen Proteine
die Zuordnung ist möglich, weil sie mit einer spezifischen Signalsequenz ausgestattet werden und so posttranslational erkannt werden. Andere Signalsequenzen lassen sie dann auch den Bestimmungsort innerhalb der Organelle finden. Dafür erkennen Rezeptoren innerhalb und an der Oberfläche der Organellen bestimmte Signalsequenzen
Wie merkt ein Ribosom, dass es zu einem membrangebundenen Ribosom werden soll?
Die Proteine, die von dem Ribosom synthetisiert werden enthalten an ihrem N-Terminus eine spezifische Signalsequenz, die das Ribosom zur Membran des ER dirigiert.
Was heisst es, dass die Proteine die Membran des ER kotranslational durchqueren?
das heisst, dass die Proteine die Membran des ER während der Translational durchqueren
was passiert mit löslichen Proteinen und was mit integralen Membranproteinen nach der Synthese an membrangebundenen Ribosomen?
lösliche Proteine: zuerst im ER-Lumen, anschliessend im Lumen anderer Organellen (oder Sekretion aus der Zelle)
integrale Membranproteine: werden evt. in der Membran des rauen ER integriert, einige von ihnen verbleiben, andere gehen in Plasmamembran, Membran des glatten ER, des Golgi-Apparat, des Lysosom oder der Endosomen.
Wie heisst der Komplex der sich für den Export von mRNA aus dem Zellkern bildet ?
Ribonukleoproteinpartikel (hnRNP), sind verschiedene Proteine die naszierende RNA-Transkripte binden bilden diese heterogenen Partikel.
Wie heissen RNPs die fertig prozessierte mRNAs enthalten?
Was stimuliert den Export der mRNP durch die Kernporenkomplexe?
Messenger-RNPs (mRNP)
das Kernexportsignal (nuclear export signal, NES)
Was hat es in Proteinen die aktiv in den Zellkern transportiert werden?
Zellkernlokalisierungssignal (nuclear localization signal, NLS)
Was sind NES und NLS und welche Proteine haben diese beiden?
NES=Nuclear export signal
NLS= nuclear localization signal
Shuttle-Proteine haben beide, weil sie zwischen Zellkern und Zytoplasma hin und her gehen
Mit was interagieren die NES- oder NLS des Fracht-Proteins beim Export und mit was beim Import?
Welches Protein wirkt noch mit? was sind dessen zwei Konformationen?
sie interagieren mit einem spezifischen Kerntransportrezeptor, beim Export ist dieser im Zellkern, für den Import im Zytosol
Das Ran-Protein wirkt noch mit, es kann als GTPase mit gebundenem GDP oder gebundenem GTP vorkommen. Wenn es GTP gebunden hat kann es den zu transportierenden Stoff binden.
Wie läuft der Transport durch die Kernmembran wahrscheinlich ab und was passiert nachher?
Frachtkomplex entwickelt wahrscheinlich zahlreiche Kontakte mit den Nukleoporinen und transportiert den Komplex durch die Kernpore.
nachher dissoziiert der Frachtkomplex wieder (Frachprotein und übrige Komponenten werden freigesetzt, letztere gehen wieder in entgegengesetzte Richtung, so können sie weitere Transporte bewerkstelligen)
Welche Proteine werden von der DNA der Mitochondrien kodiert und wie werden sie gebildet und sortiert?
mitochondriale rRNA- und tRNA-Moleküle und Untereinheiten integraler Membranproteine. werden an Ribosomen in den Mitochondrien gebildet und dann sofort zu ihren Bestimmungsorten transportiert.
Woher kommen die meisten Proteine der Mitochondrien?
wurden im Mitochondrium an freien Ribosomen synthetisiert und nach der Freisetzung ins Zytosol wegen ihren Signalsequenzen erkannt und ins Mitochondrium aufgenommen
Wo genau an den Mitochondrien findet der Proteinimport statt? Was ist besonders am Proteinimport am Mitochondrium?
An Kontaktstellen an denen sich die Aussen und Innenmembran stark annähern.
Mitochondrium hat doppelte Membran, somit geschieht die Zielsteuerung über zwei Signalsequenzen und zwei membrangebundene Rezeptorsysteme, das äussere lenkt Protein zum Organell, das Innere übernimmt Steuerung im Organell.
Was ist das besondere an einigen Multienzymkomplexen des Mitochondriums? Welche 2 Komplexe gehören dazu?
ihre Untereinheiten wurden zum Teil im Zytosol und zum Teil im Mitochondrium gebildet
Cytochrom-c-Oxidase und F0F1-ATP-Synthase gehören dazu
Proteinimprot in Mitochondrien: 3 wichtige Merkmale:
1. die Zielsteuerung von Proteinen aus dem Zytosol in die mitochondriale Matrix erfolgt allein über die N-terminale Matrix-Signalsequenz
2. Proteine können nur im entfalteten Zustand von Mitochondrien importiert werden
3. Das Einschleusen der Vorstufenproteine in die Matrix findet an den seltenen Kontaktstellen zwischen der äusseren und inneren Mitochondrienmembran statt
Peroxisomale Proteine:
Wo wurden sie kodiert und gebildet? wohing transportiert? Was passiert mit ihrer Signalsequenz?
sie sind im Zellkern kodiert und werden an freien Ribosomen im Zytosol gebildet in bereists vorhandene Peroxisomen importiert => vergrössern sich und spalten sich bei gewisser Grösse, Signalsequenz am C-Terminus bleibt
sekretierte Proteine: welche sind das alles? Wo werden sie synthetisiert und was passiert dann mit ihnen?
extrazelluläre Proteine, Enzyme, lösliche und membranständige Proteine von ER, Golgi-Apparat, Lysosomen und Plasmamembran
sie werden von ER-gebundenen Ribosomen gebildet und gehen kotranslationell ins ER über. Dann werden sie von einem Transportvesikel mit 50nm Durchmesser umschlossen und gehen in den Golgi-Apparat (durchlaufen ihn kontinuierlich oder werden in sekretorischen Vesikeln gespeichert)
konstitutive Sekretion: Wo findet sie statt? welche Proteine werden so sezerniert (2)? und was passiert dann an der Plasmamembran?
Sie findet vom komplizierten System des trans-Golgi-Retikulums aus statt
Kollagensekretion durch Fibroblasten ist kontinuierlich oder die Serumproteinsynthese
Vesikel, das aus trans-Golgi-Netz gekommen ist, fusioniert mit Plasmamembran und der Inhalt wird durch Exozytose freigesetzt.
die regulierte Sekretion: wie funktioniert sie, was führt zur Freisetzung? Beispiel für regulierte Sekretion
Proteine werden im trans-Golgi-Retikulum in sekretorischen Vesikeln gespeichert, ein Signal (Exozytosesignal) löst dann ihre Freisetzung aus. Exocytosesignal ist nervöser oder hormoneller Reiz.
Findet in Azinuszellen des Pankreas statt
Abhängigketi von Membranproteinen von ihrer Synthese am ER?
es behält immer die gleiche Orientierung bei, also es zeigen immer die gleichen Abschnitte zum Zytosol. Typologie der Membranprotein wird schon während Synthese festgelegt (Typ I oder II)
single-pass proteins und multi-pass proteins
Single-pass: sind durch eine einzige Transmembran-alpha-Helix aus einer Abfolge von 20-25 hydrophoben AS in der Phospholipiddoppelschicht verankert. Bei ihnen kann entweder der N-terminale oder C-terminale dem Zytosol zugewandt sein
Multi-pass proteins: Viele plasmamembranständige Proteine, enthalten mehrere membrandurchspannende alpha-helikale Abschnitte
Zelloberflächenproteine, die durch ein komplex aufgebautes glykolysiertes Phospholipid mit der exoplasmatischen Seite der Plasmamembran verankert sind: Beispiel, Aufbau, wie wird es verankert
Glykosylphosphatidylinosit (Bspw. Insulinrezeptor) mit abspaltbarem N-terminalem Signalpeptid und interner Stopp-Transfer-Membranakersequenz in der ER-Membran verankert. Dann erkennt Endoprotease im ER-Lumen kurze Aminosäureabfolge in Nähe des membrandurchspannenden Segments, spaltet Stopp-Transfer-Membranankersequenz ab und überträgt das Protein auf vorgefertigten GPI-Anker in ER-Membran.
Einige auch durch Kohlenwasserstoffgruppen an zytosolischer Membranseite verankert.
Welche 5 Schritte laufen bei der Modifikation der am rauen ER synthetisierten Proteine ab?
- korrekte Proteinfaltung (ER)
- Bildung von Disulfidbrücken (vor allem ER)
- Zusammenfügen von Proteinuntereinheiten zu multimeren Komplexen (ER)
- Anheftung und Modifikation von Kohlehydraten (Golgi)
- Spezifische proteolytische Spaltung (Golgi, Vesikel)
Glykolisierung von Proteinen
Die Anheftung und anschliessende Prozessierung von Kohlehydraten ist die wichtigste Modifikation der meisten Proteine
Welche Zucker enthalten O-glykosidisch gebundene Oligosaccharide?
sind über N-Acetylgalaktosamin (GalNAc) mit den Hydroxylguppen der AS Serin oder Threonin im Protein verknüpft.
sind im allgemeinen kurz und aus bis zu vier Monosacchariden, die nacheinander von spezifischer Glykosyltransferase an Proteine angefügt werden
Zucker und Aufbau bei N-glykosidisch gebundenen Oligosacchariden
N-Acetylglukosain ist an das Amid-Stickstoffatom von Asparagin gebunden, sie enthalten immer Mannose und N-Acetylglukosamin, mehrere Verzweigungen, enden in negativ geladenen Sialinsäurerest (Zuckerkomplexe werden vorgefertigt und als Ganzes auf einen Asparaginrest überzogen)
Wann kann die Spaltung von Proteinen stattfinden? (2 Möglichkeiten) und was bewirkt dies?
bei einigen Sekretproteinen: Polypeptid geht nach Abspaltung des N-terminalen ER-Signalpeptids sofort in die reife aktive Form über
Einige andere der Plasmamembran und die meisten Sekretproteine werden in Form einer langlebigen intrazellulären Vorstufe gebildet (=Proprotein), ist erst nach nochmaliger proteolytischer Spaltung in den sekretorischen Vesikeln aktiv und reif. (bspw. Serumalbumin, Insulin und Glukagon)
Was ist Phagozytose?
ein aktinabhängiger Prozess, bei dem eine Zelle ein Bakterium oder ein anderes grosses Partikel umschliesst und aufnimmt.
Endozytose: was passiert? wie gross ist der entstehende Vesikel?
ein kleiner Membranabschnitt stülpt sich ein und bildet ein intrazelluläres, membranbegrenztes Vesikel von ungefähr 0.05-0.1 Mikrometer Durchmesser.
Vorkommen von Phagozytose und Endozytose
Phagozytose selten, nur bei relativ wenigen Zellarten
eukaryotische Zellen führen aber fast ständig Endozytosevorgänge durch
Pinozytose
Endozytosevesikel nehmen bei diesem Endozytosenvorgang unspezifisch kleine Tröpfchen extrazellulärer Flüssigkeit und darin gelöste Bestandteile auf.
rezeptorvermittelte Endozytose, was passiert dabei?
ein membranständiger Rezeptor bindet an seinen Liganden, also an ein Makromolekül ausserhalb der Zelle. Der Rezeptor-Ligand-Komplex wird nun in intrazelluläre Transportvesikel eingebaut, andere Proteine der Plasmamembran werden aber ausgeschlossen
Was sind Caveolae? Bei was spielen sie eine Rolle?
kleinere Einstülpungen der Zellmembran, sie sind mit dem Membranprotein Caveolin ausgekleidet, enthalten Rezeptormoleküle und spielen bei bestimmten Formen der rezeptorvermittleten Endozytose eine Rolle.
Wo findet die rezeptorvermittlete Endozytose meistens statt? Was hat es darin?
in clathrin-coatedd pit oder in clathrin-coated vesicles, in einem der beiden können unterschiedliche rezeptorgebundene Liganden sein
Was ist der Vorteil der rezeptorvermittelten Endozytose? Wie viel Prozent der Proteine und Phospholipide einer Zellmembran können bspw. Fibroblasten pro Stunde aufnehmen?
in relativ kurzer Zeit kann ein grosser Teil der Plasmamembran (die durch Endozytose als Vesikel "missbraucht" wird) wieder zurückgewonnen werden. Fibroblasten können 50% der Proteine und Phospholipide einer Zelle pro Stunde aufnehmen
Wie verläuft der Zyklus der membranständigen Rezeptoren bei der Endozytose?
Die meisten Rezeptoren sind in einem kontinuierlichen Zyklus, in dem sie Liganden in späten Endosomen abgeben, an die Plasmamembran zurückkehren und wieder neue Liganden binden.