Wonderlijke wereld van eiwitten (deel 1)

Wonderlijke wereld van eiwitten (deel 1)

In dit deel: Wat is de functie van eiwitten en wat is een eiwit precies?
Image
David Kruiniger
Moleculair Biochemist
6 mei 2020

Een vierdelige serie.


In de fitnesswereld denk je bij het horen van eiwit al gauw aan shakes, voeding en spieropbouw. In mijn wereld, de wereld van een moleculair biochemicus, denk ik aan aminozuren, 3D-structuren, DNA, enzymen, ionkanalen, microtubuli, etc. Een totaal andere set aan sleutelwoorden dan je in een gemiddeld gesprek over eiwitten zou horen. En dat is waarom ik je ga meenemen in de wonderlijke wereld van eiwitten.

In deze vierdelige serie ga ik je vooral veel uitleggen over de niet-voeding kant van eiwitten om jouw kennis over eiwitten te verbreden en je een helder beeld te geven van de rol van eiwitten. Uiteindelijk koppel ik terug naar eiwitten in voeding. Ik ga proberen zoveel mogelijk van de informatie praktisch te maken om je handvaten te geven om zelf conclusies te trekken en beslissingen te maken.

In dit eerste deel ga ik in op de functie van eiwitten om je een idee te geven waar we nou eigenlijk over praten en vervolgens over wat eiwitten nu precies zijn. In het volgende deel zal ik de technische uitleg geven van het ontstaansproces van een eiwit.

Deel 1: Een eerste stap in de wonderlijke wereld van eiwitten

In plaats van gelijk uitleggen wat eiwitten zijn kan ik misschien beter uitleggen wat voor rol eiwitten hebben.

De kleur van je iris wordt bepaald door eiwitten, je bloedgroep wordt bepaald door eiwitten, lactose-intolerantie wordt veroorzaakt door (of liever gezegd de afwezigheid ervan) eiwitten, de replicatie van DNA wordt geregeld door eiwitten, het registreren van pathogenen door antilichaam wordt geregeld door eiwitten, het recyclen van eiwitten wordt geregeld door eiwitten, en het maken van eiwitten wordt, om het af te maken, geregeld door eiwitten. Jup, eiwitten worden door eiwitten gemaakt. Eiwitten zijn zo’n fundamenteel onderdeel van het leven dat het, net zoals het olympisch vuur, niet mag ‘doven’. Stopt het proces van eiwitten maken, dan stopt het leven.

Maar wat zijn eiwitten dan precies? – “Iets met aminozuren!”, zul je misschien zeggen. De definitie gaat verder dan dat maar laat ik eerst eens uitleggen wat eiwitten niet zijn. Eiwitten zijn geen vetten, lipiden, aminozuren, suikergroepen, DNA- of RNA-moleculen, nucleotiden, mineralen of vitaminen. Het enige synoniem dat, vaak incorrect, gebruikt wordt voor eiwit is peptide 1. Wat zijn eiwitten wel? Een eiwit is een biomolecuul dat bestaat uit een ketting van aminozuren (dus minimaal twee aminozuren aan elkaar gekoppeld) maar kan, zoals we later gaan zien, ook uit meerdere ketens bestaan.

Om een visueel beeld te krijgen van eiwitten kun je ze het best vergelijken met iets gemaakt van lego. Je kunt dingen maken die zo simpel zijn als een klein autootje met minder dan 30 blokjes of zo complex als een 3kg wegende sportwagen met bewegende assen, openslaande deuren en werkende koplampen. Het verschil in complexiteit wordt bepaald door drie aspecten: 1) de hoeveelheid legoblokjes, 2) het soort legoblokjes en 3) de volgorde van de legoblokjes. Door te variëren in deze drie aspecten kun je bijna oneindig veel verschillende bouwwerken maken. In het geval van eiwitten ligt het aantal nu op ongeveer 180 miljoen. Het aantal menselijke eiwitten wordt geschat op 20.000.

Als je bedenkt dat je in lego van alles in 3D kunt bouwen en de blokjes kunt plaatsen waar je maar wilt, dan klinkt een ketting van aminozuren niet zo spectaculair. Zijn eiwitten dan slierten? Alles behalve. Wanneer een eiwit wordt gemaakt, en de aminozuurketen steeds langer wordt, begint de ketting zich driedimensionaal te vouwen (zie video ‘Eiwitvouwing’). Hoe langer de aminozuurketen, hoe complexer de driedimensionale vorm.

Video: Eiwitvouwing.

Een belangrijk aspect om de complexiteit van een eiwit te schatten is het gewicht. Het gewicht zegt natuurlijk niet alles maar is een vrij accurate indicatie. Het gewicht van een eiwit wordt uitgedrukt in kilodalton (kDa) en is een maat om het gewicht van atomen of moleculen uit te drukken2. Eén dalton komt vrijwel overeen met het gewicht van een neutron of proton. De meeste eiwitten bevinden zich in het gebied van 100–300 kDa3. Er zijn natuurlijk altijd uitschieters. Neem bijvoorbeeld het Nuclear Pore Complex (hNPC) dat werkelijk echt enorme complexen vormt met een gewicht van 110.000 kDa (110 MDa). Dit gigantische complex vormt een poort in de celkern om het transport van verschillende biomoleculen te reguleren.

Mijn favoriet: kinesines.

Om een beter beeld te krijgen van eiwitten zal ik je wat vertellen over één van mijn favoriete eiwitten: kinesines. In een cel moeten allerlei moleculen naar elke uithoek van een cel gebracht worden. Denk bijvoorbeeld aan een neuron: neurotransmitters moeten naar de zenuwuiteinden worden gebracht en andere stoffen moeten weer worden opgehaald om gerecycled te worden. Een cel gebruikt daarvoor kinesines (ook wel motoreiwitten genoemd). Zo’n motoreiwit bestaat uit twee voetjes en een uiteinde waaraan de vracht gekoppeld is. Met zijn twee voetjes loopt dit eiwit over een lange streng die een microtubulus wordt genoemd. Bekijk het onderstaande filmpje maar.
Video: Kinesines. – In deze animatie zie je het opbouwen van microtubuli, het afbreken ervan, en de kinesine die met zijn enorme vracht er overheen loopt.

Dit motoreiwit loopt met een gemiddelde snelheid van 1 μm/s (1 micrometer per seconde; oftewel 0,0000036 km/u). Gelukkig zijn cellen heel klein (ongeveer 50–100 μm) en is deze snelheid groot genoeg om de volledige diameter van een gemiddelde cel in ongeveer anderhalve minuut af te leggen. Maar zenuwen zijn alles behalve gemiddeld. Ze hebben grote structuren voor input en output (dendrieten en axonen) die ontzettend lang kunnen worden. In het bovenbeen kunnen ze tot ongeveer een meter lang worden. En dan is de snelheid van 1 μm/s ineens een ander verhaal. Hoe lang zou het voor een motoreiwit duren om deze afstand af te leggen? — Ongeveer 12 dagen. Dus besef: iets dat nu in de celkern van die zenuw wordt gemaakt en naar het uiteinde van een zo’n uitloper moet, komt pas over 12 dagen aan. En bedenk dat dit het snelste transport is wat een cel heeft om deze uithoek te bereiken. Hoe regelt een cel dit transport? Hoe kan het dat de celkern en zo’n uitloper goed met elkaar communiceren om de voorraad op pijl te houden? Dit zijn enkele vragen waar op dit moment onderzoek naar wordt gedaan door Lukas Kapitein op de Universiteit van Utrecht op de afdeling celbiologie. Als subdivisie van celbiologie heb ik mijn bachelorstage gelopen bij neurologie en heb ik onderzoek gedaan naar het celmembraan van zenuwcellen.

Er is nog een hoop wat we niet weten en het beloofd een prachtige en fascinerende reis te worden om dat te gaan ontdekken. Toch is er veel dat we wél weten. In deel 2 gaan we dieper in op het ontstaan van eiwitten en duiken we, door een hNPC, de celkern in.


  1. Officieel is een peptide een klein eiwit dat ongeveer enkele kDa’s weegt. ↩︎

  2. Technische definitie: één dalton is het gewicht van 1:12 van een ongeladen koolstofatoom. De kern van een ongeladen koolstofatoom bestaat uit 6 neutronen en 6 protonen (samen 12). Dus 1:12 van een koolstofatoom (1 Da) is dus een mooie maat om het gewicht van atomen uit te drukken. ↩︎

  3. Een eiwit met een massa van 100 kDa bevat dus ongeveer een totaal van 100.000 protonen en neutronen. Op deze manier kun je een grove schatting maken uit hoeveel atomen een eiwit bestaat. Aangezien koolstof (C heeft een massa van ~12 Da) verreweg het meestvoorkomende atoom is in eiwitten nemen we aan dat dat de gemiddelde massa van een atoom 12 Da is. Wanneer je 100.000 / 12 kom je uit op ~8300 atomen. ↩︎

Een eerlijke weipoeder voor bewuste mensen.

Grasgevoerde weiconcentraat voor de beste kwaliteit. Vrij van toegevoegde suikers.
Ontdek meer

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site wordt beschermd door reCAPTCHA en GooglePrivacy PolicyenServicevoorwaarden toepassen.