Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

3.3: Vouwing van Eiwitten
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Vouwing van Eiwitten
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT
* De tekstvertaling is door de computer gegenereerd

3.3: Vouwing van Eiwitten

Overzicht

Eiwitten zijn ketens van aminozuren die met elkaar zijn verbonden door peptidebindingen. Bij synthese vouwt een eiwit zich tot een driedimensionale conformatie die cruciaal is voor zijn biologische functie. Interacties tussen de samenstellende aminozuren sturen de eiwitvouwing, en daarom is de eiwitstructuur voornamelijk afhankelijk van de aminozuursequentie.

Eiwitstructuur is cruciaal voor zijn biologische functie

Eiwitten vervullen een breed scala aan biologische functies, zoals het katalyseren van chemische reacties, het bieden van immunologische verdediging, opslag, transport, cellulaire communicatie, beweging en structurele ondersteuning. De functie van een eiwit hangt grotendeels af van zijn vermogen om andere moleculen te herkennen en te binden, analoog aan een slot en sleutel. Daarom hangt de specifieke activiteit van elk eiwit af van zijn unieke driedimensionale architectuur.

Om een eiwit functioneel te maken, moet het nauwkeurig worden gevouwen. De meeste eiwitten doorlopen verschillende tussenvormen voordat ze erin vouwende meest stabiele, biologisch actieve structuur. Het verkeerd vouwen van eiwitten heeft nadelige effecten op het algehele functioneren van de cel. Bij mensen zijn verschillende ziekten het gevolg van de opeenhoping van verkeerd gevouwen of ongevouwen eiwitten. Deze omvatten cystische fibrose, de ziekte van Alzheimer, Parkinson, ALS en de ziekte van Creutzfeldt-Jakob.

Belangrijkste determinanten van eiwitstructuur

Eiwitten zijn opgebouwd uit een of meer ketens van aminozuren, de zogenaamde polypeptiden. Een polypeptide wordt gesynthetiseerd als een lineaire keten die zich snel vouwt om een driedimensionale structuur te vormen. De term polypeptide en eiwit worden soms door elkaar gebruikt, maar meestal wordt een gevouwen polypeptide dat een biologische functie kan vervullen een eiwit genoemd. Een eiwitstructuur wordt gewoonlijk beschreven op vier niveaus: primair, secundair, tertiair en quartair. De meeste polypeptiden vouwen zich op tot compacte, globulaire tertiaire structuren, zoals hemoglobine, het zuurstofdragende eiwit in het bloed. ZoMe-eiwitten, zoals keratine, kunnen lange vezels vormen die vaak in haar en nagels voorkomen.

De volgorde van aminozuren in de polypeptideketen is de belangrijkste bepalende factor voor de structuur ervan. De aminozuursequentie bepaalt het type en de locatie van secundaire structuren. Bovendien wordt de algehele tertiaire structuur van een eiwit voornamelijk gestabiliseerd door chemische bindingen tussen aminozuurzijketens - de unieke chemische groepen die aminozuren van elkaar onderscheiden. Deze zijketens zijn positief of negatief geladen, polair ongeladen of niet-polair.

De aminozuren hebben unieke fysische en chemische eigenschappen, afhankelijk van hun zijketengroepen. Polaire en geladen aminozuren staan bijvoorbeeld in wisselwerking met water om waterstofbruggen te vormen en worden hydrofiel genoemd ; terwijl de niet-polaire aminozuren interacties met water vermijden en hydrofoob worden genoemd. Vandaar dat wanneer een eiwit wordt gevouwen in een cellulaire omgeving, zijketens van hydrofobe aminozuren worden begraven in de kern van het eiwit, weg van de waterige omgeving, terwijl de hydrofiele aminozuren zijketens worden blootgesteld aan het oppervlak van het eiwit.

De dicht opeengepakte hydrofobe aminozuren in de eiwitkern leiden tot de vorming van zwakke Van der Waals-interacties tussen de zijketensgroepen. Aanwezigheid van deze Van der Waals-krachten geeft extra stabiliteit aan het gevouwen eiwit. De polaire aminozuren die aan het oppervlak van het eiwit worden blootgesteld, zijn vrij om waterstofbruggen te vormen met watermoleculen of andere polaire zijketens van aminozuren. De positief en negatief geladen aminozuren zijn ook aanwezig aan de buitenkant van een eiwit, waar ze ionische bindingen vormen met andere nabijgelegen, tegengesteld geladen aminozuren.

Disulfidebindingen vormen tussen twee sulfhydryl- of SH-groepen op het aminozuur cysteïne. Dit is een zeer robuuste interactie die fungeert als versterking op het gevouwen eiwit. De aanwezigheid van disulfidebindingen vergrendelt het gevouwen eiwitzijn meest favoriete driedimensionale conformatie. De juiste vouwing van een eiwit hangt ook af van andere factoren van de cellulaire omgeving, zoals pH, zoutconcentratie, temperatuur, etc. Verandering van de fysische en chemische omstandigheden in een eiwitomgeving beïnvloeden de chemische interacties die het eiwit bij elkaar houden en kunnen ervoor zorgen dat het eiwit verkeerd vouwt of zich ontvouwen en zijn biologische functie verliezen - een proces dat bekend staat als eiwitdenaturatie.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter