3 ECTS credits
75 u studietijd
Aanbieding 1 met studiegidsnummer 4012306ENR voor alle studenten in het 2e semester met een verdiepend master niveau.
Om een goed inzicht te krijgen in de levensloop van eiwitten in een cel is het van groot belang om na te gaan wat de eigenschappen zijn van het intracellulaire milieu waarin deze processen zich afspelen.
In de eerste plaats wordt in deze cursus dan ook aandacht geschonken aan de componenten van het cytoskelet (microtubuli, actine filamenten en intermediaire filamenten) en worden de eigenschappen van deze diverse structuren besproken. Er wordt aandacht geschonken aan de struturele organizatie in de cel. Vervolgens wordt aangetoond dat het intracellulaire milieu wel degelijk volledig verschilt van het milieu waarin men klassiek, in vitro, enzymen en cellulaire componenten bestudeert (o.a. in vivo: beperking van diffusie, bijzonder hoge proteïne concentraties in het algemeen, enzyme concentraties die hoger zijn dan de concentraties substraten waarop zij werken, ...). Dit leidt dan tot een model waarbij in vivo enzymen van metabolische wegen clusters vormen (metabolons). De diverse voordelen van dergelijke organisatie worden besproken, en voorbeelden worden gegeven van metabolische wegen waar inderdaad werd aangetoond (structureel en/of kinetisch) dat dergelijke organisatie, evenals de zgn. channeling van intermediairen inderdaad een realiteit is.
In een volgend hoofdstuk wordt de problematiek van "protein trafficking" besproken. Het is inderdaad van essentieel belang voor een goede organisatie van de cel dat nieuw gesynthetiseerde proteïnen op de juiste plaats en in het juiste compartiment in de cel terechtkomen. Het belang van respectievelijk "routing, sorting, retention/salvage en membranaire stop-transfer" signalen wordt aangehaald. Dan wordt allereerst uitvoerig het model besproken van cotranslationeel transport van proteïnen die de secretorische weg volgen via het endoplasmatisch reticulum (de zgn. "signaal hypothese"), en worden structuur en eigenschappen van het signal recognition particle uitgelegd. Nauw samenhangend met trafficking van proteïnen via de secretorische weg wordt ook een kort overzicht gegeven van de verschillende typen van glycosylatie van eiwitten, die gebeurt bij translocatie van deze eiwitten via ER en Golgi apparaat. Vervolgens wordt import van nieuw gesynthetiseerde proteïnen in organellen besproken. Er wordt vooral aandacht geschonken aan het import in de diverse mitochondriale subcompartimenten, maar ook trafficking naar chloroplasten, naar peroxisomen, naar de kern en naar lysosomen komt aan bod.
In een volgend hoofdstuk wordt de problematiek besproken van folding van proteïnen in de cel. Het eventuele belang hierbij van peptidyl prolyl cis-trans isomerase, en van protein disulfide isomerase wordt behandeld. Tevens wordt een overzicht gegeven van chaperones en chaperonines die van essentieel belang zijn voor het in vivo oprollen van eiwitten tot hun correcte drie-dimensionele structuur. Recente structurele informatie over deze moleculen en hun werking wordt gegeven (o.a. hsp60 met als voorbeeld GroeL/GroeS, hsp70 met als voorbeeld dnaJ/dnaK, enz.).
Ten slotte wordt in een laatste hoofdstuk aandacht geschonken aan degradatie van proteïnen in de cel. De regulatie van afbraak van proteïnen is uiteraard een belangrijk element in het begrijpen van de algemene regulatie van cellulaire processen. Hierbij wordt de werking besproken van het proteasoom dat in eukaryotische cellen van essentieel belang is bij intracellulaire degradatie van eiwitten. De rol van ubiquitine bij deze afbraak, en in andere cellulaire processen wordt nagegaan.
Al deze topics dragen, elk op hun niveau, bij tot een precieze en coherente regulatie van het cel metabolisme. Zoals mag blijken uit literatuur van de laatste decennia zijn al deze topics in volle ontwikkeling.
NVT
Het doel van de cursus is inzicht verwerven in de verschillende processen die in de levende cel plaatsgrijpen, en die de regulatie en controle van cellulaire processen beïnvloeden.
Studenten moeten in staat zijn:
-de structurele organizatie en eigenschappen te beschrijven van het cytoskelet en hiermee associërende eiwitten.
-de eigenschappen te beschrijven van het intracellulaire milieu.
-de voordelen kennen en begrijpen van heterologe proteine-proteine interacties en van “channeling” van metabolieten.
-de problemen uit te leggen van "protein trafficking" in de cel.
-het proces te analyseren van "protein folding" in de cel.
-te beschrijven hoe eiwitten worden afgebroken in de cel.
-de verschillende functies te beschrijven van het eiwit ubiquitin, en van ubiquitin-verwante moleculen.
-een analyse te maken van verschillende technologieën die worden gebruikt in deze respectievelijke onderzoeksdomeinen.
De beoordeling bestaat uit volgende opdrachtcategorieën:
Examen Mondeling bepaalt 80% van het eindcijfer
ZELF Paper bepaalt 20% van het eindcijfer
Binnen de categorie Examen Mondeling dient men volgende opdrachten af te werken:
Binnen de categorie ZELF Paper dient men volgende opdrachten af te werken:
Examen:
Het mondeling examen van dit vak zal uit twee delen bestaan:
1. presentatie van een algemene topic die voorbereid kan worden op basis van twee review artikels die vooraf doorgestuurd worden alsook op basis van cursus slides (1/2 u)
2. vervolgens een uitgewerkte algemene vraag met betrekking tot de cursus slides. Deze vraag wordt aan de student bezorgd 15 min voor de start van het mondeling examen (1/2 u)
De evaluatie betreft het mondeling examen alsook het schrijven van een paper met betrekking tot deel 1 van het examen (twee review artikels).
Na het mondeling examen gebeurt de quotering (summatief) met volgende puntenverdeling:
1/3 op Deel 1 van het mondeling examen
1/3 op Deel 2 van het mondeling examen
1/3 op Paper met betrekking tot deel 1 van het mondeling examen
Deze aanbieding maakt deel uit van de volgende studieplannen:
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: cel- en genbiotechnologie: medische biotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: cel- en genbiotechnologie: agrobiotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: chemie en bioprocestechnologie: voedingsbiotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: chemie en bioprocestechnologie: chemische biotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: chemie en bioprocestechnologie: biochemische biotechnologie
Master of Biomedical Research: Standaard traject (enkel aangeboden in het Engels)