Cellen beschikken over verschillende mechanismen om beschadigde eiwitten op te pakken en af ​​te voeren. Deze mechanismen zijn cruciaal voor het handhaven van de cellulaire homeostase en het voorkomen van de accumulatie van toxische eiwitaggregaten die tot verschillende ziekten kunnen leiden. Hier zijn twee primaire processen die betrokken zijn bij deze cellulaire opruiming:

1. Proteasomale afbraak:

Het proteasoom is een groot eiwitcomplex dat in alle eukaryote cellen wordt aangetroffen en functioneert als een cellulaire "versnipperaar" voor beschadigde of verkeerd gevouwen eiwitten. Het proces van proteasomale afbraak omvat de volgende stappen:

- Ubiquitinatie: Beschadigde eiwitten worden gelabeld met kleine eiwitmoleculen die ubiquitine worden genoemd. Dit taggingproces wordt uitgevoerd door enzymen die bekend staan ​​als ubiquitineligasen. Meerdere ubiquitinemoleculen hechten zich aan het beschadigde eiwit en vormen zo een polyubiquitineketen.

- Proteasoomherkenning: De polyubiquitineerde eiwitten worden vervolgens herkend en gebonden door het proteasoom.

- Deubiquitinatie: Voordat het beschadigde eiwit kan worden afgebroken, worden de ubiquitinetags verwijderd door enzymen te deubiquitineren.

- Proteolyse: In het proteasoom wordt het beschadigde eiwit ontvouwen en afgebroken tot kleine peptidefragmenten. Deze peptiden worden vervolgens door de cel gerecycled of verder afgebroken door andere proteasen.

2. Autofagie:

Autofagie is een cellulair proces dat verantwoordelijk is voor de afbraak en recycling van verschillende cellulaire componenten, waaronder beschadigde eiwitten en organellen. Er zijn verschillende soorten autofagie, maar de meest voorkomende die betrokken is bij het verwijderen van beschadigde eiwitten wordt macroautofagie genoemd. De stappen van macroautofagie omvatten:

- Vorming van autofagosomen: Rond de beschadigde eiwitten en andere cytoplasmatische componenten wordt een dubbele membraanstructuur gevormd, een autofagosoom genaamd.

- Fusie met lysosomen: Het autofagosoom versmelt vervolgens met een lysosoom, een zuur organel dat hydrolytische enzymen bevat.

- Degradatie: In het lysosoom worden de beschadigde eiwitten blootgesteld aan de lysosomale enzymen en afgebroken tot hun basisbouwstenen (aminozuren). Deze bouwstenen worden vervolgens door de cel gerecycled.

Samenvattend zijn proteasomale afbraak en autofagie twee essentiële processen die cellen gebruiken om beschadigde eiwitten op te pakken en af ​​te voeren. Door beschadigde eiwitten en eiwitaggregaten te verwijderen, kunnen cellen hun goede functie behouden en zichzelf beschermen tegen de schadelijke effecten van verkeerd vouwen en aggregeren van eiwitten.