糖蛋白與蛋白聚糖

糖類單糖多糖糖復(fù)合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)寡糖本文檔共56頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分

糖生物學(xué)（glycobiology）

研究糖的分子結(jié)構(gòu)、合成及生物功能的新興學(xué)科。

糖組和糖組學(xué)（GlycomeandGlycomics）糖組：為單一細(xì)胞或生物體中的整套聚糖糖組學(xué)：研究包括聚糖種類、結(jié)構(gòu)鑒定、糖基化位點(diǎn)分析、蛋白質(zhì)糖基化的機(jī)制和功能等的科學(xué)本文檔共56頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分糖蛋白

Glycoprotein第一節(jié)本文檔共56頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分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)胞外液糖蛋白本文檔共56頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分葡萄糖(Glc)半乳糖(Gal)甘露糖(Man)巖藻糖(Fuc)（一）糖蛋白聚糖分為N-連接型和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：N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)N-乙酰神經(jīng)氨酸(NeuAc)本文檔共56頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分單糖結(jié)構(gòu)

-D-葡萄糖-D-半乳糖D-甘露糖（Glc）（Gal）（Man）-D-N-乙酰葡糖胺-D-葡糖醛酸-L-艾杜糖醛酸-D-葡糖胺（GlcNAc）（GlcUA）(IdoUA）（GlcN）-D-N-乙酰半乳糖胺-L-巖藻糖唾液酸-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸（GalNAc）（Fuc）（SA）（GlcNAc-UDP）本文檔共56頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分

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：本文檔共56頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（二）N-連接糖蛋白糖蛋白聚糖中的N-乙酰葡糖胺與蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天冬酰胺氮以共價(jià)鍵連接稱N-連接糖蛋白。定義：本文檔共56頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分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)。N-連接糖蛋白的糖基化位點(diǎn)本文檔共56頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分①高甘露糖型②復(fù)雜型③雜合型都有一個(gè)五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsnN-連接糖蛋白的聚糖類型本文檔共56頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分本文檔共56頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分合成含14糖基的寡糖鏈轉(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N-連接聚糖的合成——共翻譯過程

細(xì)胞定位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體載體：長(zhǎng)萜醇過程：酶：糖基轉(zhuǎn)移酶或糖苷酶催化注意：糖基必須活化為UDP或GDP的衍生物本文檔共56頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分長(zhǎng)萜醇-P-P聚糖的合成本文檔共56頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分3型N-聚糖的加工過程復(fù)雜型本文檔共56頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（三）O-連接糖蛋白糖蛋白聚糖中的N-乙酰半乳糖胺與蛋白部分的絲/蘇氨酸殘基的羥基相連，稱為O-連接糖蛋白。定義由N-乙酰半乳糖胺和半乳糖構(gòu)成核心二糖，核心二糖可重復(fù)延長(zhǎng)及分支，再接上巖藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等單糖。O-連接聚糖結(jié)構(gòu)本文檔共56頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分

O-連接聚糖合成特點(diǎn)：先合成多肽鏈，再加工糖鏈不需載體過程：在GalNAc轉(zhuǎn)移酶催化下，將UDP-GalNAc中的GalNAc轉(zhuǎn)移至多肽鏈的絲/蘇氨酸的羥基上，形成O-連接；在相應(yīng)的糖基轉(zhuǎn)移酶作用下，GalNAc上逐個(gè)加上糖基，直至O-連接寡糖鏈形成本文檔共56頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（四）蛋白質(zhì)β-N-乙酰氨基葡萄糖基化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;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;主要存在于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中本文檔共56頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分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(huì)影響磷酸化的進(jìn)行，反之亦然。本文檔共56頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分二、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(zhǎng)其半衰期；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(shí)別而產(chǎn)生抗體。（一）聚糖可影響糖蛋白生物活性本文檔共56頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（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)。

本文檔共56頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（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(duì)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(hào)存在于肽鏈內(nèi)，但有些是與其糖鏈有關(guān)。本文檔共56頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（五）糖蛋白聚糖具有分子間的識(shí)別作用聚糖中單糖分子連接的多樣性是聚糖起到分子識(shí)別作用的基礎(chǔ)；受體與配體識(shí)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。本文檔共56頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分蛋白聚糖

Proteoglycan第二節(jié)本文檔共56頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分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。本文檔共56頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分蛋白聚糖的結(jié)構(gòu)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本文檔共56頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分一、糖胺聚糖糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）是由己糖胺和己糖醛酸構(gòu)成的重復(fù)二糖單位。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）：本文檔共56頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分本文檔共56頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分二、核心蛋白核心蛋白（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。本文檔共56頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分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)蛋白聚糖根據(jù)核心蛋白和糖鏈成分的差別，蛋白聚糖分為3類：本文檔共56頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分細(xì)胞表面的黏結(jié)蛋白聚糖黏結(jié)蛋白聚糖（syndecan-1）為細(xì)胞膜表面主要蛋白聚糖成分本文檔共56頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分透明質(zhì)酸連接蛋白核心蛋白硫酸角質(zhì)素硫酸軟骨素蛋白聚糖亞基骨骺軟骨蛋白聚糖聚合物

蛋白聚糖聚合物本文檔共56頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分三、蛋白聚糖的合成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成核心蛋白多肽鏈，同時(shí)即以O(shè)-連接或N-連接的方式進(jìn)行聚糖加工；在高爾基體內(nèi)進(jìn)行糖鏈延長(zhǎng)或加工修飾；多糖鏈的形成是由單糖逐個(gè)加上去的，單糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提供；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基來自于Gln。本文檔共56頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分四、蛋白聚糖的功能在基質(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)。抗凝血(肝素)參與細(xì)胞識(shí)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)——最主要功能2.其它功能本文檔共56頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分每一聚糖都有一個(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)。聚糖的信息分子作用聚糖結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性特異的聚糖結(jié)構(gòu)被細(xì)胞用來編碼若干重要信息。本文檔共56頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分糖蛋白與蛋白聚糖的區(qū)別

糖蛋白蛋白聚糖糖鏈含量一般少于蛋白質(zhì)，少數(shù)可較多較蛋白質(zhì)部分多糖鏈組成不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己糖、甘露糖、半乳糖，末端為唾液酸及巖藻糖主要為糖醛酸、N-乙酰氨基己糖糖基排列大多為分支寡糖鏈二糖分子連成長(zhǎng)鏈與肽鏈連接方式O-連接或N-連接一般為O-連接，有時(shí)可游離存在分布分布廣泛，細(xì)胞內(nèi)外皆有主要在細(xì)胞外，各種結(jié)締組織基質(zhì)中生理功能作用廣泛，許多粘蛋白、血漿蛋白、膜蛋白等結(jié)構(gòu)蛋白均為糖蛋白以維持結(jié)締組織的功能為主本文檔共56頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分細(xì)胞外基質(zhì)

ExtracellularMatrix,ECM第三節(jié)本文檔共56頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix，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)。本文檔共56頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分結(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：本文檔共56頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分一、膠原膠原(collagen)是結(jié)締組織的主要蛋白質(zhì)成分。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。本文檔共56頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（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?cè)诎被峤M成上有所不同，但肽鏈長(zhǎng)度近似。本文檔共56頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分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,聚糖較少,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,骨本文檔共56頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分（二）膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域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(cè)其會(huì)產(chǎn)生內(nèi)皮抑素，發(fā)揮抑制內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)作用。不同膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域能產(chǎn)生不同的內(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(zhǎng)和遷移、抑制腫瘤細(xì)胞增殖和遷移等作用。本文檔共56頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分內(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(zhǎng)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本文檔共56頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分

由3條肽鏈以α右手螺旋形成繩索樣結(jié)構(gòu)，稱為原膠原（tropocollagen）（三）膠原的氨基酸組成和空間構(gòu)象特點(diǎn)

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。多顯示為重復(fù)的Gly-Pro-X氨基酸序列。本文檔共56頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分3×α-肽鏈原膠原（tropocollagen）原膠原首尾相隨成直線各直線聚體相互交錯(cuò)平行聚集，彼此形成醛醇共價(jià)交聯(lián)膠原微纖維(collagenfibril)膠原纖維(collagenfiber)纖維束I型膠原膠原纖維的組裝本文檔共56頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分Ⅰ型膠原蛋白聚合形成帶橫紋的微纖維、膠原纖維和纖維束膠原微纖維本文檔共56頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分

原膠原分子的共價(jià)交聯(lián)—醛醇交聯(lián)反應(yīng)(CH2)2HCHNCOCH2CH2NH3+賴氨酸(CH2)2CHNHCOCH2CH2+H3N賴氨酸

(CH2)2HCHNCOCH2OCH醛衍生物(CH2)2CHNHCOCH2CHO醛衍生物賴氨酰氧化酶O2本文檔共56頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分(CH2)2CHNHCOCH

OHCHNC(CH2)3CHOHCOH醛醇縮和去H2O(CH2)2CHNHCOCCHO

OHCHNC(CH2)3CH本文檔共56頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期日\21點(diǎn)44分二、纖連蛋白纖連蛋白(fibronectin,Fn)是廣泛存在于細(xì)胞外基質(zhì)、基底膜和各種體液（血漿、組織間液、淋巴液、關(guān)節(jié)腔滑液、羊水）中的