Een overzicht van proteolyse

Door Sarah Moore, M.Sc.Reviewed by Michael Greenwood, M.Sc.

Proteolyse beschrijft de afbraak van eiwitten in kleinere eenheden, zoals polypeptiden of aminozuren.

Image Credit: Juan Gaertner/.com

Het is een vitaal proces bij mens en dier dat meestal dient om een cellulair eiwit te activeren of uit te schakelen door de functionaliteit ervan te verminderen.

Dit helpt het lichaam bij het in stand houden van verschillende essentiële functies die verband houden met alles van celstructuur, regulering van verschillende lichaamsprocessen, het transport van stoffen over membranen in het lichaam, tot het in staat stellen van cellen om toegang te krijgen tot energiebronnen en het activeren van het immuunsysteem.

Naast het ondersteunen van tal van vitale lichaamsfuncties en het reguleren van eiwitafbraak, blijkt proteolyse een sleutelrol te spelen bij sommige ziekten. Het heeft zich ook nuttig bewezen in de chemie van de voedselverwerking, evenals het verwijderen van vlekken.

Hieronder wordt het proces van proteolyse in detail beschreven. Daarna worden de functies van proteolyse verkend, en ten slotte duiken we in hoe abnormale proteolytische activiteit kan leiden tot ziekte en aandoeningen.

Hoe proteolyse werkt

Proteolyse is een gereguleerd systeem dat onomkeerbare veranderingen in de structuur van een eiwit initieert, waarvan de functie afhangt van het eiwit en de context. Het proces berust op de splitsing van het eiwit in polypeptiden of aminozuren.

Zonder het actieve proces van proteolyse kan de hydrolyse van peptidebindingen honderden jaren duren. Het lichaam heeft echter een efficiënt systeem ontwikkeld voor de afbraak van proteïnen, waarbij meestal cellulaire enzymen, proteasen genaamd, als katalysator worden gebruikt.

Er zijn verschillende fasen betrokken bij proteolyse die achtereenvolgens plaatsvinden. In de eerste fase breken de specifieke proteasegroepen calpains en cathepsines de myofibrillaire eiwitten af in kleinere eiwitfragmenten en polypeptiden.

In de volgende fase worden deze polypeptiden en eiwitfragmenten gehydrolyseerd door di- en tri-peptidylpeptidasen, waardoor nog kleinere peptiden ontstaan. In de laatste fase ontstaan vrije aminozuren als producten van de werking van aminopeptidasen, dipeptidasen en carboxypeptidasen op de kleine peptiden.

Functies van proteolyse

De veranderingen die de proteïnen tijdens de proteolyse ondergaan, zijn onomkeerbaar en hebben gevolgen voor de functionaliteit van het eiwit door de structuur ervan te veranderen.

Deze veranderingen zijn van invloed op intracellulaire en extracellulaire signalering en hebben tot gevolg dat bepaalde lichaamsprocessen in gang worden gezet, afhankelijk van het eiwit dat werd afgebroken. Proteolyse is betrokken bij de spijsvertering, de regulering van de celcyclus, apoptose (gereguleerde celdood), en meer.

Recentere studies hebben de rol van proteolyse in complexere processen geïmpliceerd, zoals leren en geheugen door het beheer van synaptische plasticiteit.

De belangrijkste, overkoepelende functie van proteolyse is het afbreken van de eiwitmoleculen uit het voedsel dat we eten in kleinere aminozuren die door het lichaam kunnen worden gebruikt. Het proces is ook nodig voor de produktie van actieve proteïnen uit gesynthetiseerde polypeptideketens.

De rol van proteolyse valt meestal in een van de drie categorieën, de eerste is het regelen van een fysiologisch proces, de tweede is het toezicht houden op een cellulair proces, en tenslotte, de laatste rol van proteolyse is het afbreken van opgehoopte of abnormale proteïnen in een cel.

Bestudering van proteolyse is nuttig om ons begrip te vergroten van hoe deze processen werken, en hoe disfunctie in elk stadium van invloed kan zijn op de gastheer. Proteolyse is ook belangrijk geworden voor chemici in de voedingsmiddelenindustrie, evenals voor chemici die vlekverwijderingsproducten ontwikkelen.

Dit komt omdat de afbraak van eiwitten de sleutel is tot deze beide industrieën, en het begrijpen van het proces van het afbreken van specifieke eiwitten kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe producten die aan specifieke gewenste criteria voldoen.

Ten slotte heeft proteolyse zich gevestigd als een nuttig instrument voor het analyseren en bestuderen van eiwitten in laboratoriumomgevingen, waardoor onze kennis van de biologische functie van specifieke eiwitten toeneemt, wat de deuren opent naar nieuwe toepassingen in verschillende industrieën.

Ziekte en proteolyse

De ontregeling van proteolyse is van invloed op de initiatie van sommige ziekten. Het is ook een techniek die door sommige giffen wordt gebruikt.

Neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson, houden verband met eiwitaggregatie, waarbij verkeerd gevouwen eiwitten zich ophopen en samenklonteren, hetzij intra- of extracellulair. Het zal niet verbazen dat dit proces verband houdt met een abnormale werking van de proteolyse.

Ook chronische ontstekingsziekten houden verband met een abnormale proteolyse. Men denkt dat ziekten als reumatoïde artritis verband houden met het abnormaal vrijkomen van enzymen in de extracellulaire ruimte, met als gevolg dat het weefsel rondom het lysosoom wordt afgebroken.

Onderzoek heeft aangetoond dat verschillende andere ziekten ook in verband worden gebracht met abnormale proteolytische activiteit, zoals pancreatitis, dat verband houdt met het voortijdig vrijkomen van proteasen in de pancreas, en diabetes mellitus, waarvan wordt vermoed dat het gedeeltelijk verband houdt met een abnormaal hoge afbraak van bepaalde proteïnen.

Samenvatting

Proteolyse is de afbraak van proteïnen in kleinere polypeptiden of aminozuren. Onderzoek heeft aangetoond dat dit proces de sleutel is tot vele vitale functies van het menselijk lichaam, waardoor de studie van dit proces ongelooflijk belangrijk is geworden.

Daarnaast is proteolyse betrokken bij verschillende ziekten, waardoor de toenemende kennis rond de werking van proteolyse essentieel is voor toekomstige ontwikkelingen in diagnose en behandeling.

Verder lezen

• Alle Eiwitanalyse-inhoud
• Predicting Protein Function from DNA Sequences
• Structure-based Protein Function Prediction
• Ribosome Display: Applications in Research
• Computational-based Approaches to Protein Function Prediction

Geschreven door

Sarah Moore

Na haar studie Psychologie en vervolgens Neurowetenschappen vond Sarah al snel haar plezier in het doen van onderzoek en het schrijven van research papers; het werd een passie om ideeën met mensen te verbinden door te schrijven.

Last bijgewerkt op 7 feb 2020

Citations

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

• APA

  Moore, Sarah. (2020, februari 07). Een overzicht van Proteolyse. Nieuws-Medisch. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx.

• MLA

  Moore, Sarah. “Een overzicht van proteolyse”. Nieuws-Medisch. 24 maart 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx>.

• Chicago

  Moore, Sarah. “Een overzicht van proteolyse”. Nieuws-Medisch. https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx. (accessed March 24, 2021).

• Harvard

  Moore, Sarah. 2020. An Overview of Proteolysis. Nieuws-Medisch, bekeken 24 maart 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx.