Moleculaire mechanismen. De connectie tussen interacties van eiwitten en activiteiten van cellen

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Moleculaire mechanismen. De connectie tussen interacties van eiwitten en activiteiten van cellen"

Roeland van de Berg
8 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Moleculaire mechanismen De connectie tussen interacties van eiwitten en activiteiten van cellen

2 The Hallmarks of Cancer Hanahan and Weinberg, Cell 2000 Niet afhankelijk van groei signalen Apoptose ontwijken Ongevoelig voor anti-groei signalen Veranderde stofwisseling in de cel Ontwijken van het immuunsysteem Angiogenese Weefsel invasie & metastase Oneindig replicatievermogen

anti-groei signalen Veranderde stofwisseling in de cel Ontwijken van

5 Celactiviteiten Er zijn cellen in je lichaam die Delen Dood gaan Insuline produceren Zuurstof transporteren Voedingsstoffen opnemen Etc.

6 Celdeling: wat moet er gebeuren? Verdubbelen en verdelen DNA, eiwitten, membranen, organellen etc. Hoe? of Wat is het mechanisme?

7 Opdelen van celactiviteiten Celdeling Verdubbelen van celinhoud Verdelen van celinhoud Chromosomen verdubbelen Meer cytoplasm Verdelen van DNA Verdelen van organellen DNA replicatie Eiwit synthese Mitose Transport van chromosomen Transport van organellen Hoe? / wat is het mechanisme?

van DNA Verdelen van organellen DNA replicatie Eiwit synthese Mitose

8 Eiwit activiteiten Er zijn eiwitten in je lichaam die Reacties versnellen Stoffen afbreken (voedsel) Herkennen (receptoren) Selecteren/ doorlaten (membraan eiwitten) Stoffen vervoeren (hemoglobine) DNA aflezen Hoe? Moleculaire interacties

(receptoren) Selecteren/ doorlaten (membraan eiwitten)

9 Basis ideeën over eiwit interacties Willekeurige (warmte)beweging Willekeurig botsen Aantrekken en afstoten alleen heel nabij Sleutel /slotprincipe (niet alleen voor enzymen) Interactie = aangaan bindingen tussen de moleculen, maar daardoor ook veranderingen in bindingen in de moleculen > vormverandering

/slotprincipe (niet alleen voor enzymen) Interactie = aangaan bindingen

10 Alleen als het past

11 Sleutel Slot?

12 Sleutel Slot?

13 Willekeurige beweging

14 Willekeurige beweging

15 Self -assembly

16 Self -assembly

17 Vormverandering

18 Eiwit interacties

19 Basis ideeën over eiwit interacties Willekeurige (warmte)beweging Willekeurig botsen Aantrekken en afstoten alleen heel nabij Sleutel /slotprincipe (niet alleen voor enzymen) Interactie = aangaan bindingen tussen de moleculen, maar daardoor ook veranderingen in bindingen in de moleculen > vormverandering

20 Eiwit activiteit: (in)activeren

21 Eiwit activiteit: (in)activeren

22 Eiwit activiteit: (in)activeren

23 Moleculaire mechanismen De interacties tussen eiwitten (en andere moleculen) leiden tot eiwit activiteiten. Moleculaire mechanisme verklaren hoe een geheel van eiwitactiviteiten samen kan leiden tot grotere activiteiten in de cel. Welke eiwitten? Welke interacties? Welke eiwit-activiteiten? Waar en wanneer? (organisatie)

24 Celactiviteit: blaasje beweegt naar het celmembraan. Mechanistische verklaring: HOE?

25 Inner life of the cell

26 Kinesin (lopend eiwit)

32 Moleculair mechanistisch redeneren Als ik kijk naar een plaatje van signaalroute weet ik: Dat alle moleculen een ruimtelijke structuur hebben die bepaald wordt door de chemische interacties tussen de atomen van het molecuul Dat alle moleculen trillen en dat alle moleculen die niet verankerd zijn willekeurig bewegen en botsen. Dat moleculen chemische interacties aangaan, die de eigenschappen (vorm en chemische groepen) en daardoor interactiemogelijkheden van de moleculen kunnen veranderen.

33 Moleculair mechanistisch redeneren Bij moleculair mechanistisch redeneren vraag ik me af: Waar kijk ik naar: Over welke hoe/waardoor-vraag gaat het? Welke (soort) deeltjes spelen een rol? Hoe zijn de deeltjes georganiseerd (plaats/tijd)? Wat is de beginsituatie en de eindsituatie? Kom ik via logische stappen (op basis van moleculaire interacties) van beginsituatie tot eindsituatie? Welke moleculen hebben interactie? Hoe wordt dat weergegeven of beschreven? Wat gebeurt er door die interactie? Hoe wordt dat weergegeven of beschreven? Welke deeltjes en/of veranderingen spelen een rol, maar staan niet beschreven of weergegeven? Welke hoe-vragen blijven er over? Welke gaten zitten er in de causale keten? Welke vermoedens/hypotheses heb ik over deze openstaande hoe-vragen?

34 Moleculair mechanistisch redeneren Een leerling laat zien dat hij moleculair mechanistisch redeneert: Als hij er blijk van geef zich bewust te zijn van het feit dat aan alle veranderingen in de cel moleculaire interacties ten grondslag liggen. Elke verandering kan in principe verklaard worden uit interacties van moleculen. Dat een leerling dit idee beheerst valt af te leiden uit het type vragen dat hij stelt en de hypotheses die hij daarbij hanteert. Als hij herkent dat de doelgerichte beweging van eiwitten zoals die in animaties wordt weergegeven, een foutieve weergave is van iets dat in werkelijkheid random beweging door botsing van deeltjes is. Als hij gebruik maakt van mechanistische termen: trillen, willekeurig bewegen, botsen, hechten, bindingen aangaan, bindingen verbreken, van vorm veranderen, loslaten. Als hij in zijn redenering causale verbanden legt tussen de een verandering en de daarop volgenden verandering. Dit is te herkennen aan het gebruik van de woorden: als dan, en doordat Als hij het ontbreken van causale verbanden herkent. Dit is te herkennen aan het gebruik van de vraag: waardoor? (of slordig gebruik van varianten als waarom? en hoezo?)

38 Startplaats van het gen

39 Eiwit in de signaalroute localisatie Bind aan Activiteit G Groeifactor Buiten de cel Receptor Activeert receptoren Eiwit in de signaalroute localisatie Bind aan Activiteit Receptor met kinase activiteit In celmembraan Groeifactor Protease Koppelt fosfaatgroepen aan andere eiwitten Eiwit in de signaalroute localisatie Bind aan Activiteit P Protease In cytoplasma Receptor Repressor Knipt andere eiwitten Eiwit in de signaalroute localisatie Bind aan Activiteit R Repressor In cytoplasma Protease Transcriptiefactor Blokkeert andere eiwitten Eiwit in de signaalroute localisatie Bind aan Activiteit T Transcriptiefactor In cytoplasma DNA RNA-polymerase Activeert RNApolymerase R- pol Eiwit in de signaalroute RNApolymerase localisatie in Kern Bind aan DNA Transcriptiefactor Activiteit Maakt mrna kopie van het gen

40 Opdracht 1 Organiseer de verschillende onderdelen op zo n manier dat er een mechanisme ontstaat waarbij binding van de groeifactor leidt tot afschrijven van het gen. Schrijf hieronder stapsgewijs de moleculair mechanistische verklaring op door gebruik te maken van daardoor / doordat / als dan.

41 - P - P

42 Opdracht 2 Een van de veranderingen in kankercellen: de cellen krijgen continu of te veel groeisignalen. Mutaties in het DNA kunnen er voor zorgen dat dit gebeurt. Ga voor elk van de eiwitten in het schema na welk type mutatie(s) in het DNA dit eiwit zodanig beïnvloedt dat dit uiteindelijk leidt tot continu of te veel signaal tot celdeling Is het gen dat codeert voor dit eiwit een proto-oncogen of een tumorsupressor gen?

43 Eiwit in de signaalroute Groeifactor Effect nodig voor continu of meer signaal Mutatie die dit effect kan veroorzaken Proto-oncogen (P) of tumorsuppressor (T)? Receptor met kinase activiteit Protease Repressor Transcriptiefactor

44 Eiwit in de signaalroute Groeifactor (P) Effect nodig voor continu of meer signaal Meer groeifactoren Mutatie die dit effect kan veroorzaken Amplificatie groeifactor-gen Verhoogde transcriptie groeifactor-gen Receptor met kinase activiteit (P) Protease (P) Meer receptoren Continu actieve receptoren Continu actieve protease Amplificatie receptor-gen Verhoogde transcriptie receptor-gen Mutatie in kinase domein (continu actief) Mutatie in activatie domein (ook zonder fosfaatgroep actief) Repressor (T) Inactieve repressor Afwezigheid repressor Vervroegd stopcodon in repressor-gen (geen of niet-functioneel eiwit) Transcriptiefactor (P) Transcriptiefactor die niet kan binden aan repressor Meer transcriptiefactor Amplificatie transcriptiefactor-gen Verhoogde transcriptie door mutatie in promotor Mutatie in repressor-bindingsplaats

Vergelijkbare documenten

ZONDER EIWITINTERACTIES KOM JE NERGENS

DE GEMENE DELER ZONDER EIWITINTERACTIES KOM JE NERGENS Naam: Klas: Datum: ZONDER EIWITINTERACTIES KOM JE NERGENS VWO Zonder eiwitten is het leven niet mogelijk. Interacties tussen eiwitten zijn cruciaal