糖蛋白五年制2014

聚糖的结构与功能生物化学与分子生物学教研室何凤田Tel:752255第四章主要指蛋白质（酶）、核酸和聚糖类分子分子质量一般在104~106之间其构成遵循共同的规则由相应的单体构成这些单体在不同生物中都是相同的这些单体按一定的顺序首尾相连形成多聚物单体的排列顺序(sequence)决定着生物大分子的信息内容某一特定的生物体所拥有的核酸及蛋白质等生物大分子决定了它的属性。生物大分子（Biomacromolecule）聚糖的结构与功能生物化学与分子生物学教研室何凤田Tel:752255第四章WelcometoGlycobiology!糖类单糖、二糖多糖糖复合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)OHOHHHOHHOHOOHOOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖(glucose)——己醛糖果糖(fructose)——己酮糖OHOHOHOHHHOHHOH单糖不能再水解的糖OOHOHHOH2CHHOHHCH2OHOOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOHHHOH半乳糖(galactose)——己醛糖核糖(ribose)——戊醛糖OHHOHHOHOHOH常见醛糖3C：甘油醛4C：赤藓糖、苏糖5C：核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖6C：阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、左洛糖、艾杜糖、塔罗糖、半乳糖常见酮糖3C：二羟丙酮4C：赤藓酮糖5C：核酮糖、木酮糖6C：阿洛酮糖、果糖、山梨糖、塔格糖二糖、寡糖常见的几种二糖有麦芽糖(maltose)葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose)葡萄糖—果糖乳糖(lactose)葡萄糖—半乳糖能水解生成两（或几）分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。多糖:能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有淀粉(starch)糖原(glycogen)纤维素(cellulose)多糖（Polysaccharides）polymersofsimplesugarscovalentlylinkedbyglycosidicbonds.①淀粉是植物中养分的储存形式淀粉颗粒②糖原是动物体内葡萄糖的储存形式③纤维素作为植物的骨架β-1,4-糖苷键糖类单糖、二糖多糖糖复合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)糖蛋白Glycoprotein第一节定义一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质。特点:蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。细胞膜、溶酶体、细胞外液分布概述糖蛋白模式图一、糖蛋白的结构糖链+蛋白质单糖：单糖是不能水解为更小分子的糖。寡糖：寡糖由2-6个单糖分子构成。多糖：多糖由多个单糖聚合而成，又可分为同聚多糖和杂聚多糖。糖蛋白中的糖链：一般是杂聚寡糖或杂聚多糖。1.单糖的种类葡萄糖(Glu)半乳糖(Gal)甘露糖(Man)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)岩藻糖(Fuc)N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸(NeuAc)OOHOHOHCH2OHOHGalOOHNHAcOHCH2OHOHGalNAcGlcNAcGlu1.单糖的种类葡萄糖(Glu)半乳糖(Gal)甘露糖(Man)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)岩藻糖(Fuc)N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸(NeuAc)NeuAcFucMan2.连接方式N-连接：O-连接：ON/苏氨酸（1）N-连接糖蛋白糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。（2）O-连接糖蛋白糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连，称为O-连接糖蛋白。3.糖蛋白的分类携带N—寡糖链的天冬酰胺也有一定的位置特征，它总是出现在多肽链的Asn-X—Ser或Asn-X—Thr序列中。其中的X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。（1）N-连接糖蛋白N-连接糖蛋白的糖基化位点Ser/ThrlXGlcNAc：N-乙酰葡萄糖胺糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为糖形(glycoform)。Doyouknow?•不同种属、组织的同一种糖蛋白的N-连接聚糖的含量和结构可以不同。•同一组织中某种糖蛋白的、不同分子的同一糖基化位点的N-连接聚糖结构也可以不同。EPO（酸性糖蛋白）的糖形（1）N-连接糖蛋白N-连接聚糖的结构①高甘露糖型②复杂型③杂合型都有一个五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsnMan：甘露糖；GlcNAc：N-乙酰葡萄糖胺（1）N-连接糖蛋白N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链载体，先合成含14糖基的寡糖链，然后转移至肽链的糖基化位点上，进一步在内质网和高尔基体进行加工而成。每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶催化完成，糖基必须活化为UDP或GDP的衍生物。（1）N-连接糖蛋白N-连接聚糖的合成是以长萜醇作为聚糖载体长萜醇-P-P聚糖的合成长萜醇-P-P聚糖的合成及3型N-糖链加工过程（1）N-连接糖蛋白糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连，称为O-连接糖蛋白。3.糖蛋白的分类（2）O-连接糖蛋白（2）O-连接糖蛋白O-连接糖蛋白的糖基化位点O-连接糖链的糖基化位点通常存在于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较集中且周围常有脯氨酸的序列中。其确切的序列尚不清除。GalNAc：N-乙酰半乳糖胺（2）O-连接糖蛋白O-连接聚糖的结构O-连接聚糖由N-乙酰半乳糖胺与半乳糖构成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接上岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。（2）O-连接糖蛋白O-连接聚糖的合成O-连接聚糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的作用下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接上N-乙酰半乳糖基，然后逐个加上糖基直至O-连接寡糖链的形成。4.蛋白质β-N-乙酰葡萄糖胺化是可逆的单糖基修饰β-N-乙酰葡萄糖胺(β-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修饰，发生于胞质和胞核蛋白（以往研究的N-或O-连接聚糖修饰主要发生于膜蛋白和分泌蛋白）。O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNActransferase,OGT)将β-N-乙酰葡萄糖胺共价结合于蛋白质的Ser/Thr的OH上（故亦属O-连接）。解离需要特异性的β-N-乙酰葡萄糖胺酶(O-GlcNAcase)作用。O-GlcNAc糖基化位点常位于蛋白质Ser/Thr磷酸化位点处或其邻近部位。糖基化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。5.岩藻糖亦可与Ser/Thr连接在一些含有EGF结构域的蛋白质中发现的仅含有一个岩藻糖基的糖-蛋白（Ser/Thr）连接方式，也是O-连接。所连Ser/Thr的N端常常是两个连续的甘氨酸残基。N-连接糖蛋白：GlcNAc-Asn-X-Ser/ThrO-连接糖蛋白GalNAc-Ser/Thr（主要是膜蛋白和分泌蛋白）(β)GlcNAc-Ser/Thr（胞质和胞核蛋白）Fuc-Ser/Thr（含有EGF结构域的蛋白）(常见方式)保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期或影响糖蛋白的作用。（一）聚糖可影响糖蛋白生物学活性二、糖蛋白中聚糖的功能（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠参与新生肽链的折叠并维持蛋白质正确的空间构象。TheO-glycosylatedstemservestoraisethefunctionaldomainoftheproteinfarenoughabovethemembranesurfacetomakeitaccessibletotheextracellularmacromoleculeswithwhichitinteracts.（三）糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和构象。（四）聚糖参与蛋白质在细胞内的分拣、投送和分泌有些蛋白质的投送信号存在于肽链内，但有些是与其糖链有关。（五）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起分子识别作用的基础。包括：细胞与外来病原体的识别、受体与配体识别以及细胞-细胞的识别。Example细胞与外来病原体的识别肺炎双球菌肺和脑膜细胞的细胞膜表面糖链中的N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）巨噬细胞表面含甘露糖基的病原体糖链在机体免疫中的作用！Example受体与配体的识别IL-2识别其受体α亚基(IL-2Rα)上的N-糖链Man5GlcNAc2结构并与CTLL细胞结合,通过信号传导调控CTLL细胞的增殖。CTLL细胞：细胞毒性T淋巴细胞糖链在信号转导中的作用！Example细胞与细胞的识别精细胞与卵细胞的结合糖链在机体发育中的作用！红细胞ABO血型物质1.含糖80%-90%2.A和B血型物质是在血型物质O的聚糖非还原端加上GalNAc或Gal。仅一个糖基之差。蛋白质-Gal-GlcNAc-Gal-Fuc（岩藻糖）O（H）抗原蛋白质-Gal-GlcNAc-Gal-GalNAcA抗原蛋白质-Gal-GlcNAc-Gal-GalB抗原（六）糖蛋白的聚糖与细胞癌变在细胞癌变过程中，常发生糖链合成酶的编码基因异常，从而导致糖链结构异常，终致癌细胞恶性行为的发生。肿瘤细胞表面糖链唾液酸增高。肿瘤细胞脱落的可溶性糖复合物发挥免疫抑制作用。蛋白聚糖Proteoglycan第二节蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的大分子糖复合物。糖比例大，约一半以上，具有多糖性质。分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节滑液、黏液、眼玻璃体等组织。定义特点分布概述一、蛋白聚糖的结构组成核心蛋白糖胺聚糖糖胺糖醛酸葡萄糖胺半乳糖胺葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸蛋白聚糖模式图CoreproteinGAG糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）由二糖单位（几百到数万个）重复连接而成，不分支。二、糖胺聚糖的主要种类糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）曾称为黏多糖、氨基多糖和酸性多糖等。•硫酸软骨素类(chordroitinsulfates)•硫酸皮肤素(dermatansulfate)•硫酸角质素(keratansulfate)•透明质酸(hyaluronicacid)•肝素(heparin)•硫酸乙酰（类）肝素(heparansulfate)体内重要的糖胺聚糖（6种）：各种GAG的二糖单位三、核心蛋白与糖胺聚糖的结合核心蛋白（coreprotein）是与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。1.结合结构域核心蛋白均含有相应的糖胺聚糖取代结构域，一些蛋白聚糖通过核心蛋白的特殊结构域锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子中。2.蛋白聚糖的合成核心蛋白聚糖加工、延长聚糖的修饰多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，糖醛酸由UDPGA提供；单糖要由UDP活化；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于Gln；葡萄糖醛酸在差向异构酶的作用下转变为艾杜糖醛酸。PAPS：3＇-磷酸腺苷-5＇-磷酰硫酸3.蛋白聚糖的分类（1）大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖（2）小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖（3）跨膜蛋白聚糖（膜表面蛋白聚糖）（4）胞内蛋白聚糖4.蛋白聚糖与糖蛋白的区别（1）糖与蛋白的比例（2）连接的糖链蛋白聚糖糖蛋白四、蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖蛋白聚糖聚合物1.定义：蛋白聚糖聚合物是由透明质酸长聚糖两侧经连接蛋白而结合许多蛋白聚糖而成。透明质酸连接蛋白核心蛋白硫酸角质素硫酸软骨素蛋白聚糖亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物Example在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与细胞的黏附、迁移、增殖和分化等有关。1.构成细胞外基质构成细胞外基质是蛋白聚糖最主要的功能！五、蛋白聚糖的生理功能FibronectinECM主要成分结构蛋白蛋白聚糖专一蛋白胶原胶原蛋白：抗衰驻颜的秘密武器？支架作用维持组织构