2-糖蛋白、细胞外基质内容.doc

糖蛋白(glycoprotein)一、什么是糖蛋白? 是以蛋白质为主,在蛋白质多肽链骨架上共价连接着寡糖链形成的生物大分子。 它的分布很广 血浆蛋白质(plasma proteins) 细胞膜上许多蛋白质 (proteins of cellular membranes) 一些激素、酶(hormones, enzymes)二. 分类与结构:1. 在糖蛋白中出现的八种单糖Glc, Gal, Man, NeuAc, Fuc, GalNAc , GlcNAc, Xyl糖蛋白中糖的组成n 糖蛋白多肽链常携带许多短的杂糖链。它们通常包括N-乙酰己糖胺和己糖(常是半乳糖和或甘露糖)。 n 该链末端成员常常是唾液酸(sialic acid)或L-岩藻糖(L-fucose)。n 这种寡糖链常分支，很少含多于15个单体的，一般含210个单体n 糖链数目也变化很大。2. 分类与结构 根据多肽链与寡糖链连接方式的不同,主要分为三类。(1)O-连接糖基或糖链(O-linked) 以丝氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸的羟基为连接点，形成-0-糖苷键型； 糖蛋白中包含的O_Linked类型 GalNAc- Ser(Thr) Gal-Gal-Xyl-Ser Gal-Hydroxy-Lysine GlcNAc- Ser(Thr)(2) N-连接糖基或糖链(N-linked) 结构特点: 以天冬酰胺的酰胺基、N-末端氨基酸的氨基以及赖氨酸或精氨酸的氨基与GlcNAc脱水，形成-N-糖苷键型 糖蛋白中包含的N_Linked类型 复杂型complex 杂合型hybrid 高甘露糖型high-mannoseA.每种类型都具有一个五糖核心 B.它们具有不同的分支，这些寡糖链分支常常被称为天线 C.血液循环中和膜上的糖蛋白常常是N糖苷连接(3) 糖基磷脂酰肌醇连接(GPI-linked) GPI-Linked为粘合脚状结构. 大多数GPI structures核心是 Ethanolamine-phospho3man GlcNH2 phosphatidylinositol三、生物合成1. O-linked糖蛋白的生物合成 合成部位:内质网和高尔基器 O-Glycosylation 是在翻译后进行加工 核苷酸糖作为糖的供体UDP-Glc, UDP-Gal, GDP-Man, CMP-NeuAc, GDP-Fuc, UDP-GalNAcUDP- GlcNAc, UDP-Xyl催化的酶为糖蛋白糖基转移酶,该酶位于高尔基器的膜上2. N-linked糖蛋白的生物合成 合成部位:内质网和高尔基器 N-glycosylation 的过程分为两步A. 装配和转移寡糖链-焦磷酸-长帖醇(1) 长帖醇磷酸化为长帖醇磷酸Dol + ATP Dol-p + ADP dolichol kinase(2) 合成GlcNAc-焦磷酸长帖醇,它作为其它糖的接受体Dol-p + UDP-GlcNAC GlcNAC-P-P-Dol + UMP GlcNAC-P transferase in the membranes of the endoplasmic reticulum(3) 装配其它的单糖(4) 转移寡糖链-焦磷酸-长帖醇到蛋白质Oligosaccharide:protein transferaseB. 寡糖链的加工N-linked 合成特点糖基和蛋白质是共翻译的过程 先合成Dol-P-P寡糖,其作为载体参与合成在内质网中Dol-P-P寡糖链在寡糖-蛋白质转移酶的作用下转移到蛋白质的 Asn,以N-linked方式相连在-糖苷酶、甘露糖苷酶作用下加工可以形成high-mannose 若在加工过程中，逐步连接上另外一些糖可以形成复杂型 在内质网和高尔基器 加工修饰过程中单糖由核苷酸糖提供，在特异的转移酶催化下进行 可以被衣霉素抑制四、糖蛋白与疾病的关系1、I-cell disease在N-Linked的糖蛋白合成过程中含有另外一条途径UDP-GlcNAc + Man-Protein GlcNAc-1-P-6- Man-Protein + UMP GlcNAcPhosphotransferaseGlcNAc-1-P-6- Man-Protein P-6- Man-Protein + GlcNAc Phosphodiesterase在高尔基器膜上具有Man 6-P受体,与一些酶中Man 6-P残基结合,把它们分拣到溶酶体中Background: I-cell disease is an inherited lysosomal storage disorder. It first was described in 1967 by Leroy and DeMars when they reported a patient with clinical and radiographic features similar to Hurler syndrome (mucopolysaccharidoses 1H MPS 1H). One unique feature of this disease was the presence of intracytoplasmic inclusions in the fibroblasts of patients. These cells were termed inclusion cells, or I-cells; thus, the disease was designated I-cell disease. Frequency: I-cell disease is a rare disorder that has no ethnic predilection. Very little population data are available, but a recent study from the Netherlands reported a frequency of approximately 1 in 640,000 live births. Mortality/Morbidity: Death from pneumonia or congestive heart failure usually occurs within the first decade of life2.paroxysmal nocturnal hemoglobinuria 阵发性睡眠性血红蛋白尿症3. genetic deficiencies of glycoprotein lysosomal hydrolases cause diseasesdegradation of the oligosaccaride chains of glycoproteins involves a battery of lysosomal hydrolasesgenetically determined defects result in abnormal degradation of glycoproteinsmannosidosis,fucosidosis,sialidosis, aspartylglycosaminuriaISMRD:INTRENATIONAL ADVOCATE FOR GLYCOPROTEIN STORAGE DISEASES细胞外基质1. 组成Structural proteins: 胶原蛋白（collagen）,弹性蛋白（elastin） and 维纤维蛋白（ fibrillin）specialized proteins: 纤连蛋白、层连蛋白和蛋白聚糖2. Collagen（胶原） (1) 分类 大约有19种不同类型的胶原(2) 三股螺旋结构氨基酸顺序 -Gly-X-Y- Gly-X-Y- Gly-X-Y- 链盘曲为左手螺旋，每个螺旋包含三个氨基酸残基三股这样的链进一步盘曲为右手的超螺旋结构，构成一个直径为1.4nm、长为300nm棒状分子三股超螺旋结构棒状分子四分之一交错排列成原纤维(4) A number of genetic diseases result from abnormalities in the synthesis of collagenMutations in collage genes and in genes encoding some of the enzyme involved in these posttranslational modificationsEhlers-Danlos syndrome(埃当二氏综合症）Ehlers-Danlos syndromes is a group of disorders which share common features including easy bruising, joint hypermobility (loose joints), skin that stretches easily (skin hyperelasticity or laxity), and tissue fragility. At least 10 types have been recognized type is most serious because of its tendency for spontaneous rupture of arteries or the bowel that can lead to death, reflecting abnormalities in type collagen Alport syndromethe presenting sign is hematuria ,and patients may eventually develop end-stage renal disease.A number of genetic disorders affect the structure of type collagen fibers, the major collagen found in the basement membranes of the renal glomeruli X-linked autosomal dominant epidermolysis bullosa 大疱性表皮松懈症The skin breaks and blisters as a result of minor trauma. The dystrophic form is due to mutations in COL7A1,affecting the structure of type collagen scurvy 坏血病Its major signs are bleeding gums, subcutaneous hemorhages, and poor wound healing.It is due to a deficiency of ascorbic acid and is not a genetic disease. 3. Elastin(弹性蛋白）结构4. Fibronectin(纤连蛋白）(1) structure是一种糖蛋白包含两个相同的亚基，通过C末端的两个二硫键连接起来包含有三种重复的模序，构成具有一定功能的结构域这些结构域含有肝素结合域、纤维蛋白结合域、胶原蛋白结合域、DNA结合域和细胞结合域包含一个 Arg-Gly-Asp(RGD)序列，该序列与膜上受体结合 (2) functions纤连蛋白与受体相连可以联系细胞外与细胞内，影响细胞的行为这种相互作用同时在细胞附着在细胞外基质中起到作用这种相互作用也为细胞迁移提供细胞结合的位点5. Laminin（层连蛋白） 包含三种不同长度的多肽链 它们连接起来形成被延长的十字型 包含有型胶原、肝素和细胞表面整合素结合的位点 是基膜的主要结构成分，可介导细胞粘着于胶原，进而铺展，并促进细胞生长蛋白聚糖一. 什么是蛋白聚糖?是由糖胺聚糖和蛋白质共价连接组成的一类巨 型分子其糖含量高达95以上是无定型基质的重要组成成分.二. 结构1. 核心蛋白2. 糖胺聚糖透明质酸(hyaluronic acid)软骨素4-或6-硫酸(chondroitin 4-or 6-sulfate)硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸角质素(keratan suIfate)肝素(heparin)3. 糖胺聚糖与蛋白的连接三、生物合成A. 核心蛋白连接寡糖链的桥 An O-glycosidic bond between xylose and SerGal-Gal-Xyl-Ser trisaccharide An O-glycosidic bond forms between GalNAc and Ser An N-glycosylamine bond forms between GlcNAc and AsnB. 链的延长 在糖胺聚糖的合成过程以核苷酸糖作为单糖的供体 该反应由高度特异性的糖苷转移酶催化，此酶位于高尔基器中C. 链的终止 硫酸化 GAGs 链从膜上移开，合成终止进一步的修饰 硫酸化作用Sulfotranferases , PAPS 把GlcUA异构为IdUAepimerase(