糖蛋白蛋白聚糖和細(xì)胞外基質(zhì)

糖蛋白蛋白聚糖和細(xì)胞外基質(zhì)第1頁/共52頁糖類單糖多糖糖復(fù)合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)第2頁/共52頁糖蛋白

Glycoprotein第一節(jié)第3頁/共52頁一種或多種糖以共價(jià)鍵連接到肽鏈上的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)含量較多，糖所占比例變動(dòng)大，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的特性。分布細(xì)胞膜、溶酶體、細(xì)胞外液糖蛋白第4頁/共52頁葡萄糖(Glu)半乳糖(Gal)甘露糖(Man)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)巖藻糖(Fuc)N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰神經(jīng)氨酸(NeuAc)（一）糖蛋白聚糖分為N-連接和O-連接型兩種一、糖蛋白糖鏈的結(jié)構(gòu)聚糖中單糖的種類：第5頁/共52頁

糖蛋白糖鏈的N-連接型和O-連接型連接方式N-連接：O-連接：第6頁/共52頁（二）N-連接糖蛋白的糖基化位點(diǎn)為Asn-X-Ser/Thr糖蛋白的糖鏈與蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共價(jià)鍵連接稱N-連接糖蛋白。定義：第7頁/共52頁N-連接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三個(gè)氨基酸殘基的序列子稱為糖基化位點(diǎn)。糖蛋白分子中聚糖結(jié)構(gòu)的不均一性稱為糖型(glycoform)。第8頁/共52頁（三）N-連接聚糖可分為3型①高甘露糖型②復(fù)雜性③雜合型都有一個(gè)五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn第9頁/共52頁第10頁/共52頁（四）N-連接寡糖的合成是以長萜醇作為聚糖載體

N-連接寡糖是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上以長萜醇作為糖鏈載體，先合成含14糖基的寡糖鏈，然后轉(zhuǎn)移至肽鏈的糖基化位點(diǎn)上，進(jìn)一步在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體進(jìn)行加工而成。每一步加工都由特異的糖基轉(zhuǎn)移酶或糖苷酶催化完成，糖基必須活化為UDP或UDP的衍生物。第11頁/共52頁長萜醇-P-P聚糖的合成第12頁/共52頁3型N-聚糖的加工過程第13頁/共52頁（五）O-連接糖蛋白糖蛋白糖鏈與蛋白部分的絲/蘇氨酸殘基的羥基相連，稱為O-連接糖蛋白。O-連接寡糖有N-乙酰半乳糖與半乳糖構(gòu)成核心二糖，核心二糖可重復(fù)延長及分支，再接上巖藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等單糖。定義O-連接寡糖結(jié)構(gòu)第14頁/共52頁

O-連接寡糖在N-乙酰半乳糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，在多肽鏈的絲/蘇氨酸的羥基上連接上N-乙酰半乳基，然后逐個(gè)加上糖基直至O-連接寡糖鏈的形成。O-連接寡糖合成第15頁/共52頁（六）蛋白質(zhì)β-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的單糖基修飾β-N-乙酰氨基葡萄糖(β-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修飾，主要發(fā)生于膜蛋白和分泌蛋白。O-GlcNAc糖基化修飾是通過O-GlcNAc糖基轉(zhuǎn)移酶(O-GlcNActransferase,OGT)作用，將β-N-乙酰氨基葡萄糖以共價(jià)鍵方式結(jié)合于蛋白質(zhì)的Ser/Thr殘基上。第16頁/共52頁O-GlcNAc糖基化蛋白質(zhì)的解離需要特異性的β-N-乙酰氨基葡萄糖酶(O-GlcNAcase)作用，O-GlcNAc糖基化與去糖基化是個(gè)動(dòng)態(tài)可逆的過程。O-GlcNAc糖基化位點(diǎn)常位于蛋白質(zhì)Ser/Thr磷酸化位點(diǎn)處或其鄰近部位。糖基化后即會影響磷酸化的進(jìn)行，反之亦然。第17頁/共52頁（七）糖組學(xué)糖組學(xué)則包括聚糖種類、結(jié)構(gòu)鑒定、糖基化位點(diǎn)分析、蛋白質(zhì)糖基化的機(jī)制和功能等研究。糖組(Glycome)是指一種細(xì)胞或一個(gè)生物體中全部聚糖種類。第18頁/共52頁二、糖蛋白分子中聚糖的功能保護(hù)糖蛋白不受蛋白酶的水解，延長其半衰期；蛋白質(zhì)的聚糖也可起屏障作用，影響糖蛋白的作用；聚糖還可以避免蛋白質(zhì)中抗原決定簇被免疫系統(tǒng)識別而產(chǎn)生抗體。（一）聚糖可影響糖蛋白生物活性第19頁/共52頁（二）糖蛋白聚糖加工可參與新生肽鏈折疊參與新生肽鏈的折疊并維持蛋白質(zhì)的正確的空間構(gòu)象；糖蛋白的糖基化與肽鏈的折疊及分揀密切相關(guān)。

第20頁/共52頁（三）糖蛋白聚糖可參與維系亞基聚合具有功能的糖蛋白的二聚體，往往依靠糖-蛋白或糖-糖相互作用維系亞基的聚合和構(gòu)象。（四）聚糖對蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分揀、投送和分泌中的作用有些蛋白質(zhì)的投送信號存在于肽鏈內(nèi)，但有些是與其糖鏈有關(guān)。第21頁/共52頁（五）糖蛋白聚糖具有分子間的識別作用聚糖中單糖分子連接的多樣性是聚糖起到分子識別作用的基礎(chǔ)。受體與配體識別和結(jié)合也需聚糖的參與。細(xì)胞表面糖復(fù)合物的聚糖還能介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞的結(jié)合。第22頁/共52頁蛋白聚糖

Proteoglycan第二節(jié)第23頁/共52頁蛋白聚糖是一條或多條糖胺聚糖以共價(jià)鍵與核心蛋白形成的大分子糖復(fù)合物化合物。糖占比例大，約一半以上，具有多糖性質(zhì)。分布于軟骨、結(jié)締組織、角膜基質(zhì)、關(guān)節(jié)滑液、粘液、眼玻璃體等組織。第24頁/共52頁蛋白聚糖的結(jié)構(gòu)組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第25頁/共52頁一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺組成的重復(fù)二糖單位糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）曾稱為粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。硫酸軟骨素類(chordroitinsulfates)硫酸皮膚素(dermatansulfate)硫酸角質(zhì)素(keratansulfate)透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)肝素(heparin)和硫酸類肝素(heparansulfate)體內(nèi)重要的糖胺聚糖（6種）：第26頁/共52頁第27頁/共52頁二、核心蛋白均含有結(jié)合糖胺聚糖的結(jié)構(gòu)域核心蛋白（coreprotein）為與糖胺聚糖鏈共價(jià)結(jié)合的蛋白質(zhì)。核心蛋白均含有相應(yīng)的糖胺聚糖取代結(jié)構(gòu)域，一些蛋白聚糖通過這一結(jié)構(gòu)錨定在細(xì)胞表面或細(xì)胞外基質(zhì)的大分子中。第28頁/共52頁大分子聚集型胞外基質(zhì)蛋白聚糖小分子富含亮氨酸胞外基質(zhì)蛋白聚糖跨膜胞內(nèi)蛋白聚糖按核心蛋白和糖鏈成分的差別，蛋白聚糖分類：第29頁/共52頁透明質(zhì)酸連接蛋白核心蛋白硫酸角質(zhì)素硫酸軟骨素糖蛋白亞基骨骺軟骨蛋白聚糖聚合物

蛋白聚糖聚合物第30頁/共52頁三、核心蛋白逐一加上糖基而形成蛋白聚糖在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成核心蛋白多肽鏈，同時(shí)在高爾基體內(nèi)進(jìn)行糖鏈延長或加工。多糖鏈的形成是由單糖逐個(gè)加上去的，糖醛酸由UDPGA提供；單糖要由UDP活化；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基來自于Gln。第31頁/共52頁四、蛋白聚糖是細(xì)胞間基質(zhì)重要成分在基質(zhì)中蛋白聚糖和彈性蛋白、膠原蛋白以特殊方式連接，構(gòu)成基質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)。這與細(xì)胞的粘附、遷移、增殖和分化等有關(guān)?？鼓ǜ嗡兀﹨⑴c細(xì)胞識別結(jié)合與分化（細(xì)胞表面的硫酸素）維持軟骨機(jī)械性能（硫酸軟骨素）等1.構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)2.其它功能第32頁/共52頁每一聚糖都有一個(gè)獨(dú)特的能被蛋白質(zhì)閱讀，并與蛋白質(zhì)相結(jié)合的三維空間構(gòu)象，即糖密碼(sugarcode)。聚糖作為信息分子作用特異的聚糖結(jié)構(gòu)被細(xì)胞用來編碼若干重要信息，諸如糖蛋白的胞內(nèi)定向轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞與細(xì)胞的相互作用、組織與器官發(fā)育以及細(xì)胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等。第33頁/共52頁細(xì)胞外基質(zhì)

ExtracellularMatrix,ECM第三節(jié)第34頁/共52頁細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrixc，ECM)分布在各組織細(xì)胞和細(xì)胞間的胞間隙或胞間膜。細(xì)胞外由纖維狀膠原、透明質(zhì)酸、蛋白聚糖和糖蛋白以不同比例組成的細(xì)胞間質(zhì)。第35頁/共52頁結(jié)構(gòu)蛋白，如：膠原(collagen)專一蛋白，如：纖連蛋白(fibronectin,Fn)、層粘蛋白(laminin,Ln)蛋白聚糖ECM的主要成分：第36頁/共52頁一、膠原膠原(collagen)是結(jié)締組織的主要蛋白質(zhì)成分。主要由結(jié)締組織成纖維細(xì)胞所分泌，某些上皮細(xì)胞也能分泌的某些類型的膠原蛋白。分布于骨、皮膚、血管壁、肌腱、韌帶、肌肉、軟骨、角膜等。起支架、維持組織構(gòu)型、機(jī)體運(yùn)動(dòng)等多項(xiàng)作用。第37頁/共52頁（一）膠原的分子組成和分型膠原經(jīng)超速離心后可分得3個(gè)組分，即α、β、γ，其中β和γ組分分別是α組分的二聚體和三聚體。α組分又分為α1,α2,α3和α4，它們在氨基酸組成上有所不同，但肽鏈長度近似。第38頁/共52頁5型膠原蛋白的結(jié)構(gòu)及組織分布類型肽鏈類型分子形式成分組織分布Iα1(I);α2(I)[α1(I)]2[α2(I)],[α1(I)]3羥賴氨酸較低,聚糖少,較纖維較寬肌腱,骨,皮膚,角膜,韌帶占體內(nèi)膠原蛋白總量90%Ⅱα1(Ⅱ)[α1(Ⅱ)]3羥賴氨酸較高，聚糖較多，纖維較窄軟骨眼玻璃體,椎間盤Ⅲα1(Ⅲ)[α1(Ⅲ)]3羥賴氨酸較高，羥脯氨酸較高，聚糖較少血管,肌肉,皮膚,內(nèi)臟Ⅳα1(Ⅳ);α2(Ⅳ);α3(Ⅳ);α4(Ⅳ);α4(Ⅳ)[α1(Ⅳ)]2[α2(Ⅳ)]及其它形式羥賴氨酸較高,聚糖較多基底膜Ⅴα2(Ⅴ)α3(V)

[α1(Ⅴ)]3[α1(Ⅴ)]2[α2(Ⅴ)]

[α1(Ⅴ)][α2(Ⅴ)][α3(Ⅴ)]羥賴氨酸較高,聚糖較多

平滑肌細(xì)胞,胚胎組織,腹膜,胎盤,皮膚,骨第39頁/共52頁（二）膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域與內(nèi)皮抑素XVIII型膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列含有內(nèi)皮抑素(endostatin)的全部序列，推測組織中的XVIII膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域受蛋白酶水解，產(chǎn)生內(nèi)皮抑素，發(fā)揮抑制內(nèi)皮細(xì)胞生長作用。不同膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域能產(chǎn)生不同內(nèi)源性血管生成抑制劑，它們都有顯著的抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生長和遷移、抑制腫瘤細(xì)胞增殖和遷移等作用。第40頁/共52頁內(nèi)源性血管生成抑制劑來源及分子大小內(nèi)皮抑素(endostatin)XVIII型膠原C端非螺旋結(jié)構(gòu)域(184aa)休眠蛋白(restin)XV型膠原C端非螺旋結(jié)構(gòu)域(180aa)內(nèi)皮生長抑制蛋白(vastatin)VIII型膠原C端非螺旋結(jié)構(gòu)域(164aa)阻礙蛋白(arrestin)IV型膠原α1鏈NC1區(qū)(180aa)腫瘤抑素(tumstatin)IV型膠原α3鏈NC1區(qū)(180aa)血管能抑素(canstatin)IV型膠原α2鏈NC1區(qū)(227aa)內(nèi)源性血管生成抑制劑種類和來源第41頁/共52頁

膠原蛋白由3條肽鏈以α右手螺旋形成棒狀結(jié)構(gòu)。

富含甘氨酸（占1/3）和脯氨酸（占1/4），特含有羥賴氨酸和羥脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨酸，甚少酪氨酸。（三）膠原的氨基酸組成和空間構(gòu)象特點(diǎn)第42頁/共52頁（四）膠原微纖維(collagenfibril)若干具有三股螺旋結(jié)構(gòu)的Ⅰ型原膠原分子通過側(cè)向排列，聚集成直徑為50～200nm的微纖維。第43頁/共52頁原膠原分子側(cè)向共價(jià)連接的醛醇交聯(lián)反應(yīng)C-(CH2)2-CH2-CH2-NH3+NCNOH+H3N-CH2-CH2-(CH2)2-CHCONH賴氨酸氧化酶C-(CH2)2-CH2-CNCNOHOHC-CH2-(CH2)2-CHCONHOH賴氨酸賴氨酸醛衍生物醛衍生物第44頁/共52頁C-(CH2)3-CHNCNOHOHCH-(CH2)2-CHCONHOHC醛醇縮合C-(CH2)3-CHNCNOHC-(CH2)2-CHC