Post-translationele modificaties (PTM's) zijn chemische veranderingen die plaatsvinden aan een eiwit nadat het is vertaald uit mRNA (translatie). Deze modificaties spelen een cruciale rol in de regulatie van eiwitfunctie, stabiliteit, lokalisatie, en interacties met andere moleculen.

Hier zijn de belangrijkste aspecten van post-translationele modificaties:

Waarom zijn PTM's belangrijk?

1. Functionele diversiteit: PTM's voegen nieuwe eigenschappen toe aan eiwitten, waardoor dezelfde eiwitcode meerdere functies kan vervullen.
2. Regulatie: Ze reguleren de activiteit van een eiwit (bijvoorbeeld activering of inactivering van enzymen).
3. Eiwitlokalisatie: PTM's bepalen waar in de cel een eiwit terechtkomt.
4. Stabiliteit: PTM's kunnen de levensduur van eiwitten beïnvloeden door ze te beschermen tegen afbraak of juist een signaal te geven voor afbraak.

Soorten post-translationele modificaties

Er zijn tientallen verschillende PTM's, waarvan de meest voorkomende zijn:

1. Fosforylering:

   • Toevoeging van een fosfaatgroep (-PO₄) aan aminozuren zoals serine, threonine, of tyrosine.
   • Reguleert signaaltransductie, enzymactiviteit, en celcyclus.

2. Glycosylering:

   • Toevoeging van suikermoleculen aan eiwitten.
   • Belangrijk voor eiwitvouwing, stabiliteit, en cel-cel-communicatie.

3. Acetylering:

   • Toevoeging van een acetylgroep (-COCH₃), meestal aan lysine-residuen.
   • Heeft invloed op chromatinestructuur en genexpressie door histonen te modificeren.

4. Ubiquitinatie:

   • Toevoeging van ubiquitine (een klein eiwit) aan een eiwit.
   • Gemarkeerde eiwitten worden vaak afgebroken door het proteasoom.

5. Methylering:

   • Toevoeging van een methylgroep (-CH₃) aan aminozuren zoals lysine of arginine.
   • Reguleert genexpressie en eiwitinteracties.

6. Hydroxylering:

   • Toevoeging van een hydroxylgroep (-OH), vaak aan proline of lysine.
   • Belangrijk in de structuur van collageen en andere eiwitten.

7. Lipidatie:

   • Toevoeging van lipiden (vetmoleculen) aan een eiwit.
   • Helpt eiwitten te binden aan membranen.

8. Proteolytische splitsing:

   • Verwijdering van bepaalde delen van een eiwit door enzymatische splitsing.
   • Activeert vaak voorlopers van eiwitten, zoals pro-enzymen of pro-hormonen.

Voorbeelden in de biologie

• Insuline: Wordt functioneel na proteolytische splitsing van zijn precursor.
• Histonen: Worden gemodificeerd door acetylering, methylering, en fosforylering om genexpressie te reguleren.
• Signaalmoleculen: Fosforylering is cruciaal in signaaltransductie zoals bij de MAPK- of PI3K-pathways.

Ziekten en PTM's

Defecten in post-translationele modificaties kunnen leiden tot ziekten, waaronder:

• Kanker: Abnormale fosforylering kan leiden tot ongecontroleerde celdeling.
• Diabetes: Problemen met insuline-glycosylering beïnvloeden de werking.
• Neurodegeneratieve ziekten: Zoals Alzheimer, waarbij onjuiste fosforylering van tau-eiwitten optreedt.

Post-translationele modificaties maken eiwitten dus enorm veelzijdig en stellen cellen in staat om efficiënt en flexibel te reageren op interne en externe signalen.