Nectar 4.1 FLEX - Hoofdstuk 18 - Eiwitten oefentoetsen & antwoorden

Denaturatie is het proces waarbij een eiwit zijn natuurlijke driedimensionale (tertiaire) structuur verliest door factoren zoals hoge temperatuur, extreme pH-waarden of chemische stoffen. Een voorbeeld is het verbreken van de H-bruggen bij een te hoge temperatuur.Dit leidt tot het verlies van de functionele eigenschappen van het eiwit, aangezien de specifieke vorm essentieel is voor zijn werking. De primaire structuur van een eiwit is de specifieke volgorde van aminozuren in de polypeptideketen. Deze lineaire sequentie wordt bepaald door de genetische code en vormt de basis voor de uiteindelijke driedimensionale structuur en functie van het eiwit. Enzymen zijn biologische katalysatoren die de snelheid van biochemische reacties verhogen zonder zelf verbruikt te worden. Ze verlagen de activeringsenergie die nodig is voor een reactie, waardoor processen in levende organismen efficiënt en op milde condities kunnen plaatsvinden. Chaperonne-eiwitten assisteren bij de correcte vouwing van nieuw gesynthetiseerde polypeptideketens door het voorkomen van incorrecte interacties en aggregatie. Ze binden tijdelijk aan polypeptiden en begeleiden het vouwingstraject naar de juiste conformatie. Als een eiwit incorrect is gevouwen, kunnen chaperonnes proberen het opnieuw correct te vouwen. Indien dit niet lukt, wordt het verkeerd gevouwen eiwit gemarkeerd voor afbraak via het ubiquitine-proteasoomsysteem, waarbij het eiwit wordt afgebroken tot aminozuren die hergebruikt kunnen worden door de cel. Wanneer ADH bindt aan zijn receptor, activeert dit een G-eiwit, wat leidt tot de productie van de secundaire boodschapper cAMP. cAMP activeert enzymen die ervoor zorgen dat blaasjes met aquaporines (waterkanaaleiwitten) fuseren met het celmembraan. Hierdoor neemt de doorlaatbaarheid voor water toe en kan meer water worden teruggeresorbeerd naar het bloed.Een verhoogde ADH-concentratie zorgt ervoor dat meer water uit de voorurine wordt teruggeresorbeerd in het bloed. Hierdoor wordt er minder water uitgescheiden, waardoor de urineproductie afneemt en de urine geconcentreerder wordt. Dit mechanisme heet negatieve terugkoppeling. Het voorkomt dat er een overmatige hoeveelheid van het eindproduct wordt gevormd, wat verspilling van energie en grondstoffen tegengaat. Door remming van het eerste enzym wordt de hele reactiecascade vertraagd of gestopt.Wanneer de concentratie van het eindproduct toeneemt, neemt de snelheid van de reactie af. Dit komt doordat het eindproduct zich bindt aan de allosterische zijde van het eerste enzym, waardoor het actieve centrum niet langer beschikbaar is voor het substraat. Hierdoor wordt de omzetting van het substraat vertraagd of volledig gestopt. DNA wordt getranscribeerd naar primair miRNA in de kern. Dit primair miRNA vormt een haarspeldstructuur die door enzymen zoals dicer wordt geknipt tot enkelstrengs miRNA.Het enkelstrengs miRNA bindt aan een eiwitcomplex genaamd RISC, waardoor een miRISC-complex ontstaat. Dit complex kan binden aan complementair mRNA in het cytoplasma, wat leidt tot afbraak van het mRNA of blokkering van translatie. Isolatie van mRNA uit zowel gezond hersenweefsel als hersenweefsel van een Alzheimerpatiënt.Omzetting van mRNA naar cDNA met behulp van reverse transcriptase.Labeling van cDNA met fluorescerende markers (verschillende kleuren voor gezond en Alzheimer).Hybridisatie van gelabeld cDNA op een DNA-microarray, waarbij complementaire basenparen binden aan specifieke probes op de array.Analyse van fluorescentiesignalen op de microarray om verschillen in genexpressie tussen gezond en Alzheimer-weefsel te identificeren. De vaktermen voor de processen aangeduid met X (aanmaak RNA) en Y (eiwitsynthese) zijn:  X: Transcriptie (het proces waarbij DNA wordt omgezet in mRNA)  Y: Translatie (het proces waarbij mRNA wordt vertaald naar een eiwit)  Het juiste antwoord is A: een repressor is een eiwit en eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Het juiste antwoord is F.1 = Juist. De repressor wordt inactief geproduceerd en blijft inactief zonder tryptofaan. 2= Juist. Als tryptofaan aanwezig is, bindt het aan de repressor, waardoor deze actief wordt en zich hecht aan de operator, waardoor het operon uitgeschakeld wordt.3= Juist. Wanneer de operator geblokkeerd is door de actieve repressor, vindt er geen transcriptie van het operon plaats.   De optimumtemperatuur neemt af.Enzymen zijn eiwitten met een specifieke tertiaire structuur, die essentieel is voor hun werking. De moleculaire structuur van enzymen wordt bepaald door waterstofbruggen, ionbindingen en zwavelbruggen.  Bij te hoge temperaturen kunnen deze bindingen worden verbroken, wat leidt tot denaturatie van het enzym. Hierdoor verandert de vorm van het actieve centrum, waardoor het substraat niet meer goed kan binden en de enzymactiviteit afneemt.  Als er in de periode t1–t4 structurele schade aan de enzymen optreedt door hitte-denaturatie, zal de optimumtemperatuur afnemen, omdat het enzym minder goed functioneert bij hogere temperaturen.   Antwoord A.De grafiek die is ontstaan door de kortste pre-incubatietijd in te voeren, is de grafiek waarbij de enzymactiviteit het minst is beïnvloed door de tijd die het enzym vooraf doorbracht op de reactietemperatuur.Als een enzym langere tijd aan een hoge temperatuur wordt blootgesteld, kan dit leiden tot een afname van de activiteit door veranderingen in de ruimtelijke structuur van het molecuul. Bij een korte pre-incubatietijd heeft het enzym minder tijd om te reageren op de temperatuur en blijft de oorspronkelijke activiteit beter behouden.De juiste grafiek is de grafiek waarin de omzettingssnelheid het minst is afgenomen bij hoge temperaturen, dus grafiek 1.  Verhoogde expressie van Cas-genen: Dit kan resulteren in een snellere en efficiëntere afbraak van faag-DNA zodra het de bacterie binnendringt. Een hogere concentratie van Cas9 en bijbehorende eiwitten kan ervoor zorgen dat het CRISPR-mechanisme sneller reageert.  Toevoeging van extra synthetische spacers: Dit zou de diversiteit van de herkende bacteriofagen vergroten, waardoor de bacterie een bredere immuniteit krijgt. Hierdoor wordt de kans kleiner dat een nieuwe faag zonder herkend te worden de bacterie infecteert.  Gemuteerd Cas9 met snellere knipactiviteit: Dit kan ervoor zorgen dat zodra een faag-DNA-molecuul herkend wordt, het sneller wordt vernietigd voordat het de bacteriële machinerie kan overnemen.  Energetische kosten: Het constant aanmaken van meer Cas9-eiwitten en extra CRISPR-RNA’s kost energie. Dit kan de groei en deling van de bacterie vertragen, vooral in een omgeving met beperkte voedingsstoffen.  Auto-immuniteit: Als Cas9 overactief wordt en niet goed gereguleerd is, kan het per ongeluk het eigen DNA van de bacterie aanvallen, wat leidt tot schadelijke mutaties of zelfs celdood.  Evolutie van resistentie bij fagen: Bacteriofagen kunnen evolueren om niet herkend te worden door het CRISPR-systeem, bijvoorbeeld door mutaties in hun DNA of het ontwikkelen van anti-CRISPR-eiwitten. Dit zou de bacterie opnieuw kwetsbaar maken, ondanks de aanpassingen. De fout treedt waarschijnlijk op in het Golgisysteem, waar de eiwitten normaal worden gesorteerd op basis van specifieke signaalpeptiden. Lysosomale enzymen dragen normaal een mannose-6-fosfaat (M6P)-label, dat in het Golgiapparaat wordt herkend door M6P-receptoren. Deze receptoren zorgen ervoor dat de enzymen in transportblaasjes worden verpakt die naar lysosomen gaan. Als dit label ontbreekt of de receptor niet functioneert, worden de enzymen niet naar lysosomen gestuurd maar via exocytose uitgescheiden.  Het defecte membraaneiwit kan de M6P-receptor zijn, die normaal lysosomale enzymen herkent en sorteert. Als deze receptor door een mutatie niet goed functioneert, kunnen de enzymen niet correct worden verpakt in lysosomale blaasjes en worden ze via de standaard exocytoseroute uitgescheiden. Dit verstoort de intracellulaire afbraakprocessen en leidt tot onjuiste eiwitlokalisatie.