Het Anabolenboek

Willem Koert
Aede de Groot

Wageningen, 27/09/2006

3. Aminozuren en Eiwitten

Aede de Groot, Willem Koert

Steroidhormonen moeten in het lichaam, in de cellen, hun boodschap overbrengen aan een ontvanger, de receptor, en die ontvanger moet daar iets mee doen. Dit betekent voor testosteron dat het de androgeenreceptor moet vinden en daarmee een complex moet gaan vormen. Pas daarna kan het steroid-androgeenreceptor-complex aan de genen het bericht doorgegeven dat ze moeten beginnen met de aanmaak van eiwitten voor spiervezels.

Zowel de receptor als de spiervezels zijn eiwitmoleculen. Eiwitmoleculen vind je eigenlijk overal. Enzymen bestaan geheel uit eiwitten. Verder zijn eiwitten de belangrijkste bestanddelen van organen, pezen, huid, haar en nagels, maar ze zitten ook in botten en tanden. Vandaar dat we eerst gaan kijken hoe deze eiwitten er eigenlijk uitzien op moleculair niveau. Het is uiteindelijk ook op dat moleculaire niveau dat de interactie plaatsvindt tussen een ligand - in dit geval het steroidhormoon - en zijn receptor.

Eiwitmoleculen zijn biopolymeren. Een polymeer is een groot molecuul dat is opgebouwd uit veel (poly = veel) kleine moleculen, de monomeren. De monomeren waaruit eiwitten zijn opgebouwd, zijn de aminozuren. De eiwitten in ons lichaam zijn opgebouwd uit 20 verschillende aminozuren. Die aminozuren hebben allemaal een aminogroep (NH₂-groep) en een carbonzuur groep (COOH-groep). Daartussen zit een C-atoom waaraan een zijketen zit. In structuurformules wordt die zijketen vaak aangegeven met de algemene aanduiding R van Restgroep.

In een eiwit is de carbonzuurgroep van het ene aminozuur gebonden aan de aminogroep van het volgende aminozuur met een amide- of peptide-binding. De afzonderlijke aminozuren worden op die manier aan elkaar gezet tot één groot eiwitmolecuul (zie Figuur 1). Een eiwit kan bestaan uit een beperkt aantal van 10-100 aminozuren, en in dat geval spreken we van een peptide. Ketens van meer dan 100 aminozuren zijn eiwitten. De grens tussen eiwit en peptide is echter niet scherp.

Figuur 1

Die peptide binding tussen de aminozuren is belangrijk, want die houdt het molecuul bij elkaar. De zijketens van de aminozuren zijn echter ook van belang. Deze zijketens zijn voor elk van de twintig aminozuren verschillend, en zij geven elk aminozuur zijn karakteristieke eigenschappen en functie. Chemici verdelen aminozuren daarom onder in een aantal grotere groepen op basis van de chemische eigenschappen van hun zijketen. We onderscheiden zo aminozuren met in hun zijketens apolaire alkylgroepen, zwavelbevattende groepen, hydroxylgroepen, basische stikstofbevattende groepen, zure carbonzuurgroepen en amidegroepen.

Alle twintig individuele aminozuren die in eiwitten voorkomen, met hun namen en officiële afkortingen, zijn weergegeven in Figuur 2. De afzonderlijke aminozuren zijn daar gerangschikt naar de chemische eigenschappen van hun zijketens.

Figuur 2

De hoeveelheid van elk individueel aminozuur kan per eiwit sterk variëren. Dat geldt ook voor de volgorde van de aminozuren in de eiwitketen. Dat betekent dat je met deze twintig aminozuren een oneindig aantal verschillende eiwitten kunt vormen.

Als we de verschillende aminozuren aaneenrijgen tot een eiwitketen, dan lijkt dat op het maken van een bedelketting. De aminozuren in de ketting zitten aan elkaar vast met peptide bindingen, de bedeltjes zijn de zijketens. Deze zijketens gedragen zich niet neutraal. De bedeltjes kunnen elkaar een beetje vasthouden, maar wel ieder op zijn eigen manier en vaak met vaste partners. Deze interacties tussen zijketens zijn zwakker dan een gewone C-C binding, maar al die zwakke interacties bij elkaar zorgen er wel voor dat de ketting zich opvouwt tot een kluwen. Ook de peptide bindingen hebben onderlinge interacties die een rol spelen bij het opvouwen van de aminozuurketen tot het uiteindelijke eiwit. Zo’n gevouwen eiwit ziet er op moleculair niveau uit als een soort losse bol.

Het is zinvol de interacties van de peptide bindingen en de zijketens van de aminozuren binnen een eiwit nauwkeuriger te bekijken. Ze bepalen immers niet alleen de vorm van het eiwit maar ook zijn functie. Ze bepalen dus ook de vorm van een androgeenreceptorholte. Aan de binnenkant van die holte zitten achttien aminozuren. De zijketens van die aminozuren hebben elk hun eigen interactiemogelijkheden met het anabole steroid. Het zijn uiteindelijk al deze interacties samen die zorgen voor de vorming van het steroid-androgeenreceptor-complex.