《糖蛋白与蛋白聚糖》ppt课件

1、第十一章第十一章 糖蛋白与蛋白聚糖糖蛋白与蛋白聚糖 第一节第一节 糖蛋白糖蛋白 第二节第二节 蛋白聚糖蛋白聚糖 糖蛋白或蛋白聚糖，包括酶、激素、膜蛋白、血浆蛋白、糖蛋白或蛋白聚糖，包括酶、激素、膜蛋白、血浆蛋白、构造构造 蛋白、毒素等。占总蛋白蛋白、毒素等。占总蛋白以上。糖蛋白的含糖量以上。糖蛋白的含糖量可以小可以小 于于1 1或大于或大于9999。如胶原蛋白。如胶原蛋白19999。糖蛋白糖蛋白 或蛋白聚糖中的糖链称聚糖或蛋白聚糖中的糖链称聚糖(glycan)(glycan)。 聚糖：即寡聚糖聚糖：即寡聚糖(oligosaccharide)(oligosaccharide)或多聚糖或多聚糖(p

2、olysaccharide)(polysaccharide) 的总称。由同一种单糖衔接而成的多糖称同多糖的总称。由同一种单糖衔接而成的多糖称同多糖homopolyhomopoly saccharide saccharide；而由两种以上单糖衔接而成的多糖；而由两种以上单糖衔接而成的多糖称杂多糖称杂多糖 (heteropolysaccharide). (heteropolysaccharide). 游离方式：如植物杂多糖游离方式：如植物杂多糖(heteropolysaccharide)(heteropolysaccharide) 糖复合物：如糖蛋白糖复合物：如糖蛋白(glycoprotein)(

3、glycoprotein)、蛋白聚糖、蛋白聚糖(proteoglycan(proteoglycan、 糖脂糖脂(glycolipids)(glycolipids)。糖脂不属于蛋白质。糖脂不属于蛋白质, ,了解不多。了解不多。糖蛋白或蛋白多糖中的单糖糖蛋白或蛋白多糖中的单糖 生物界已发现生物界已发现200200多种单糖，但只需多种单糖，但只需1111种出如种出如今糖蛋白或蛋今糖蛋白或蛋白多糖中。白多糖中。己糖己糖: : 半乳糖半乳糖(Gal)(Gal)、葡萄糖、葡萄糖(Glc)(Glc)、甘露糖、甘露糖(Man)(Man)脱羟己糖：脱羟己糖：L L岩藻糖岩藻糖(Fuc)(Fuc)己糖衍生物：乙酰

4、氨基葡萄糖己糖衍生物：乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc).(GlcNAc).乙酰氨乙酰氨基半乳糖基半乳糖(GalNAc(GalNAc戊糖：木糖戊糖：木糖(Xyl)(Xyl)、L L阿拉伯糖阿拉伯糖(Ara)(Ara)己糖胺己糖胺: : 半乳糖胺半乳糖胺(GalN)(GalN)、葡萄糖胺、葡萄糖胺(GlcN)(GlcN)唾液酸唾液酸(SA)(SA)：一类九碳单糖，一切神经氨酸或酮：一类九碳单糖，一切神经氨酸或酮基基- -脱氧壬酮糖酸脱氧壬酮糖酸(KDN)(KDN)的的N-N-或或O-O-衍生物的总称衍生物的总称; ;相关衍生物已超越百余种。相关衍生物已超越百余种。醛酸：葡萄糖醛酸醛酸：葡萄糖醛酸(G

5、lcA)(GlcA)、艾杜糖醛酸、艾杜糖醛酸(IdoA)(IdoA)淀粉多糖淀粉多糖直链淀粉直链淀粉:由由D-Glc经经1-4糖苷衔接而成糖苷衔接而成的无分支的糖链，的无分支的糖链， Mr几千到几百万；几千到几百万；支链淀粉：支链淀粉：Mr可达一亿，并有大量分支，可达一亿，并有大量分支，直链直链1-4 ,分支分支 点点1-6，大约，大约24-30个残基出现一个残基出现一个分支点。个分支点。复原端支链淀粉直链淀粉非复原端支链主链分支点复原端非复原端糖原糖原glycogenglycogen 动物细胞贮藏多糖。构造与支链淀粉大体一样，动物细胞贮藏多糖。构造与支链淀粉大体一样，但具有更多分但具有更多分

6、支平均支平均8-128-12个残基出现一个分支，且构造比个残基出现一个分支，且构造比淀粉更严密。淀粉更严密。 动物肝中糖原特别丰富，可占湿重的动物肝中糖原特别丰富，可占湿重的7 7，呈，呈大颗粒状存在。大颗粒状存在。纤维素纤维素cellulosecellulose和几丁质和几丁质chitinchitin 纤维素：是木材的主体，尤其是棉花。分子纤维素：是木材的主体，尤其是棉花。分子是线状同多糖，由是线状同多糖，由1-1.51-1.5万个万个D-GlcD-Glc单体单体1-41-4构成构成. . 几丁质：由几丁质：由N-GlcNAcN-GlcNAc以以1-41-4衔接成的线衔接成的线形同多糖。形同

7、多糖。糖脂的构造糖脂的构造Kdo:3-Kdo:3-脱氧脱氧-D-D-甘露甘露- -辛酸脱氧辛酮糖酸辛酸脱氧辛酮糖酸;Hep;Hep：L-L-甘油甘油-D-D-甘露甘露庚糖；庚糖；AbeOAc:AbeOAc:一种一种3 3，6-6-双脱氧己糖；双脱氧己糖；Rha:-L-Rha:-L-吡喃鼠李糖吡喃鼠李糖 糖蛋白的荧光染色技术糖蛋白的荧光染色技术 甲苯胺兰甲苯胺兰,R,R山兰山兰, ,高碘酸高碘酸-Schiff-Schiff试剂试剂, ,高碘高碘酸酸- -硝酸银硝酸银; ;SYPRO RUBBYSYPRO RUBBY总蛋白和总蛋白和Pro-Q Emerald Pro-Q Emerald (Diam

8、ond )(Diamond )糖蛋白糖蛋白磷蛋白染色磷蛋白染色 第一节第一节 糖蛋白糖蛋白 糖蛋白糖蛋白glycoproteinglycoprotein是蛋是蛋白质和糖白质和糖类的共价复合物类的共价复合物 一、糖蛋白中聚糖的分类和构一、糖蛋白中聚糖的分类和构造造 二、糖蛋白中聚糖的代谢二、糖蛋白中聚糖的代谢 三、糖蛋白中聚糖的功能三、糖蛋白中聚糖的功能一、糖蛋白中聚糖的分类和构造一、糖蛋白中聚糖的分类和构造 1.1.糖基的衔接方式和分类糖基的衔接方式和分类 2.2.聚糖的构造聚糖的构造1.1.糖基的衔接方式分类糖基的衔接方式分类 O- O-衔接糖基或糖链衔接糖基或糖链 糖链的复原端与蛋白质肽链

9、中糖链的复原端与蛋白质肽链中SerSer、ThrThr或或羟赖氨酸残基中羟基的氧原子羟赖氨酸残基中羟基的氧原子O O相衔接，相衔接，这这类衔接方式很容易被稀碱水解。类衔接方式很容易被稀碱水解。 可分两种衔接方式可分两种衔接方式: : 糖基与羟赖氨酸的糖基与羟赖氨酸的OHOH衔接衔接 这类糖基只存在于胶原中，只需两种：这类糖基只存在于胶原中，只需两种： O OGalGal O OGalGalGlcGlc 糖基和糖基和SerSer或或ThrThr的的OHOH衔接衔接: :Ser/Thr-FucSer/Thr-Fuc：是近来在：是近来在EGFEGF构造域中发现的只需构造域中发现的只需一个一个FucF

10、uc的糖蛋白，的糖蛋白，Ser/ThrSer/Thr的的N N端常有两个延续端常有两个延续的的GlyGly，功能尚不清；，功能尚不清；Ser/Thr-GlcNAcSer/Thr-GlcNAc：每个衔接位点只需一个糖基，：每个衔接位点只需一个糖基，但可有多个衔接位点；在神经细丝蛋白，突触但可有多个衔接位点；在神经细丝蛋白，突触囊泡蛋白，细胞骨架蛋白，转录因子及癌基因囊泡蛋白，细胞骨架蛋白，转录因子及癌基因蛋白等发现；功能不清。能够参与核内蛋白的蛋白等发现；功能不清。能够参与核内蛋白的投递，也能够参与蛋白质的磷酸化如正常人投递，也能够参与蛋白质的磷酸化如正常人脑中脑中tautau蛋白为蛋白为o-G

11、lcNAc,o-GlcNAc,而而AlzheimerAlzheimer病人中病人中大量被磷酸化取代；大量被磷酸化取代；Ser/Thr-GalNAcSer/Thr-GalNAc：是最常见的：是最常见的O-O-衔接衔接, ,最少最少1 1个个GalNAc,GalNAc,多达多达1818个以上个以上, ,可连生长链或分支糖链。可连生长链或分支糖链。主要存在于粘蛋白主要存在于粘蛋白mucinmucin中，又称粘蛋白型中，又称粘蛋白型聚糖。糖基组成除聚糖。糖基组成除GalNAcGalNAc外，还有外，还有GalGal和和GlcNAc;GlcNAc;非复原端偶尔含非复原端偶尔含SASA或或Fuc,Fuc,

12、但不含但不含ManMan。 N- N-衔接糖链衔接糖链常为常为6-6-数十个糖基的糖链；复原端数十个糖基的糖链；复原端GlcNAcGlcNAc与蛋白质中与蛋白质中AsnAsn酰酰胺氮胺氮N N以以1,41,4糖苷键衔接。这糖苷键衔接。这种衔接方式不被稀碱水解，种衔接方式不被稀碱水解，但可用肼解法将其与蛋白质分别。但可用肼解法将其与蛋白质分别。糖链都有分支，大多存在于血浆蛋白，糖链都有分支，大多存在于血浆蛋白，故称血浆蛋白型聚糖，故称血浆蛋白型聚糖，但在细胞膜和胞质中也普遍存在，但在细胞膜和胞质中也普遍存在，可和可和O-GalNAcO-GalNAc并存于同一并存于同一肽链上。肽链上。糖基组成除糖

13、基组成除GlcNAcGlcNAc外，尚有外，尚有GalGal和和ManMan。酸性酸性N-N-聚糖的末端有聚糖的末端有SASA，中性糖链那么普通以，中性糖链那么普通以GalGal或或FucFuc为末端。为末端。 少数的少数的N-N-糖链含糖链含GalNAcGalNAc和末端硫酸和末端硫酸基团。基团。N-N-糖基化位点糖基化位点: : 必需有必需有Asn-X-Ser/Thr(NXS/T) Asn-X-Ser/Thr(NXS/T) 序列子序列子sequonsequon, ,其中其中X X可以可以是是ProPro以外的任何氨基酸。以外的任何氨基酸。 O-GalNAcO-GalNAc和和N-N-聚糖是

14、最重要的糖蛋白糖链，可聚糖是最重要的糖蛋白糖链，可共存于同一肽链。共存于同一肽链。 O-GalNAcO-GalNAc聚糖和聚糖和N-N-聚糖的主要区别聚糖的主要区别 聚糖的构造聚糖的构造 N- N-衔接型聚糖衔接型聚糖 N- N-聚糖由一个分支的五聚糖由一个分支的五糖中心糖中心 (pentasaccharide (pentasaccharide core) core) 和不同数量的外链和不同数量的外链组成。组成。平分型修饰平分型修饰: :对分子结合、信号传导、生殖发育以及肿瘤细胞的生物学行为都有重要影响；如影响对分子结合、信号传导、生殖发育以及肿瘤细胞的生物学行为都有重要影响；如影响 受体受体

15、- -配体，抗原配体，抗原- -抗体结合；知至少抗体结合；知至少9 9种膜型和可溶性种膜型和可溶性ACAC，即使蛋白质部分差别较，即使蛋白质部分差别较 大，但平分型糖差别极小。大，但平分型糖差别极小。 中心中心Fuc:Fuc:阻断岩藻糖基转移酶阻断岩藻糖基转移酶(FUT8)(FUT8)基因表达基因表达, ,能有效阻断肾小管上皮细胞的间质纤维化能有效阻断肾小管上皮细胞的间质纤维化(EMT)(EMT)。 N- N-聚糖的五糖中心聚糖的五糖中心 N- N-聚糖分型聚糖分型( (三型三型) )高寡甘露糖型高寡甘露糖型( high-or oligo-mannose type ):( high-or ol

16、igo-mannose type ):五糖中心以外的糖基全部是五糖中心以外的糖基全部是 ManMan。复合型复合型(complex type)(complex type)：天线：天线(antenna)(antenna)衔接衔接GlcNAcGlcNAc、GalGal和和 SA(NeuAc)SA(NeuAc)或或FucFuc组成。组成。杂合型杂合型(hybrid type): (hybrid type): 一半分子似复杂型，另一半分一半分子似复杂型，另一半分子似高甘露糖型。子似高甘露糖型。 研讨发现：昆虫细胞仅能表达高甘露糖型研讨发现：昆虫细胞仅能表达高甘露糖型N-N-糖链糖链(Man(Man-G

17、lcNAc2)-GlcNAc2)而且缺乏由五糖中心生成复合型或杂合型糖链的才干，而且缺乏由五糖中心生成复合型或杂合型糖链的才干，昆虫病毒昆虫病毒多糖也有类似景象。多糖也有类似景象。Gal-GlcNAcGal-GlcNAc二糖单位二糖单位 复合型复合型 杂合型杂合型 高高 ( ( 寡寡 ) Man ) Man 型型 天线数天线数N-N-聚糖的天线数有聚糖的天线数有1-51-5条，其中单天线很少见条，其中单天线很少见. . 二天线：较多见二天线：较多见, ,两条天线都以两条天线都以1,21,2键分别衔接于两键分别衔接于两个个-Man-Man的的C2C2位上位上, ,称为称为C2C2 C2C2 二天

18、线二天线N-N-聚糖聚糖 . .三天线可分成两类三天线可分成两类 C2,4C2C2,4C2三天线三天线 N- N-聚糖聚糖: :一条链连在一条链连在1,3Man1,3Man的的C2C2和和C4;C4;另一条链连在另一条链连在1,6Man1,6Man的的C2C2位。位。C2,4C2C2,4C2三天线三天线C2C2,6C2C2,6三天线三天线N-N-聚糖聚糖: : 一条外链连在一条外链连在1,3Man1,3Man的的C2C2位位, ,另另两条外链连在两条外链连在1,6Man1,6Man的的C2C2和和C6C6位位. .C2C2,6C2C2,6三天线三天线四天线四天线C2,4C2,6 C2,4C2,

19、6 四天线四天线N-N-聚糖：正常细胞中含量较少聚糖：正常细胞中含量较少, ,两条两条外外 链连在链连在1,31,3anan的的C2C2和和C4C4位位, ,另两连在另两连在1,61,6anan 的的C2C6C2C6位位. . 鸟类的糖蛋白中可存在鸟类的糖蛋白中可存在C2,4C2,4,6C2,4C2,4,6五天线五天线N-N-聚糖聚糖C2,4C2,6 C2,4C2,6 四天四天线线N-N-聚糖的外链天线构造类型聚糖的外链天线构造类型见于见于1 1型糖链型糖链兼有兼有2,3 2,3 和和2,62,6唾液酸外链唾液酸外链H-1H-1抗原抗原无无Fuc1,2Fuc1,2者为者为LewisaLewis

20、a血型抗原，有者为血型抗原，有者为LebLeb唾液酸化唾液酸化LeaLeasLeasLea见于见于2 2型糖链型糖链常见的唾液酸化三糖外链常见的唾液酸化三糖外链H-2H-2抗原抗原无无Fuc1,2Fuc1,2者为者为LexLex血血型抗原，有者为型抗原，有者为LeyLey唾液酸化唾液酸化LexLexsLexsLex只存在于灵长类以下哺乳动物只存在于灵长类以下哺乳动物存在于少数糖蛋白外链存在于少数糖蛋白外链N-N-聚糖的种属、组织和糖基化位点差别聚糖的种属、组织和糖基化位点差别 N- N-聚糖具有种属、组织特异性。即使是同一糖蛋白，聚糖具有种属、组织特异性。即使是同一糖蛋白，其不同其不同NXS/

21、TNXS/T位点上位点上N-N-聚糖构造也不同。将这一聚糖构聚糖构造也不同。将这一聚糖构造的不均一性造的不均一性, ,称糖型称糖型glycoformglycoform, , 即同一糖蛋白即同一糖蛋白质分子中的不同糖基化位点具有不同的糖型质分子中的不同糖基化位点具有不同的糖型. .大鼠大鼠Thy-1Thy-1糖蛋白糖链的不均一性糖蛋白糖链的不均一性大鼠胸腺和脑大鼠胸腺和脑Thy-1Thy-1糖蛋白糖蛋白(CD90)(CD90)肽肽链一级构造一样，但链一级构造一样，但Thy-1Thy-1蛋白分子中蛋白分子中3 3个糖基化位点上的个糖基化位点上的N-N-聚糖不同，而且聚糖不同，而且同一细胞中糖蛋白分

22、子也高度不均一。同一细胞中糖蛋白分子也高度不均一。糖链糖链Asn23Asn23为高甘露糖型糖链，为高甘露糖型糖链，Asn74Asn74为杂合型或复合型糖链，而为杂合型或复合型糖链，而Asn98Asn98那么那么能为任一能为任一N-N-糖链糖链. .M:M:高甘露糖型高甘露糖型;H:;H:杂合型杂合型;C:;C:中性复合型中性复合型;S:;S:唾液酸化复合型唾液酸化复合型;F:;F:有中心有中心Fuc;L:Fuc;L:有有GalNAcGalNAc反复序列。反复序列。 Asn23 Asn74 Asn98 Asn23 Asn74 Asn98 O-GalNAc O-GalNAc 糖基或聚糖糖基或聚糖

23、单糖基和双糖基单糖基和双糖基 最简单的最简单的O-GalNAcO-GalNAc只需一个只需一个GalNAc,GalNAc,存存在于为数不在于为数不多的粘蛋白及分泌性糖蛋白中，如颔下腺多的粘蛋白及分泌性糖蛋白中，如颔下腺粘蛋白、胃粘蛋白、胃粘蛋白和粘蛋白和lgAlgA等等两个糖基组成的两个糖基组成的 O-GalNAc O-GalNAc 聚糖有聚糖有 4 4 种：种： SA2,6 GalNAc1 Ser/Thr SA2,6 GalNAc1 Ser/Thr Gal1,3 GalNAc1 Ser/Thr Gal1,3 GalNAc1 Ser/Thr GlcNAc1,3 GalNAc1 Ser/Thr

24、GlcNAc1,3 GalNAc1 Ser/Thr GalNAc1,3 GalNAc1 Ser/Thr GalNAc1,3 GalNAc1 Ser/Thr 多糖基多糖基 两个以上糖基的两个以上糖基的O-GalNAcO-GalNAc聚糖，构造可聚糖，构造可分为中心，骨架分为中心，骨架back-boneback-bone和非复原性和非复原性末端末端a.a.中心中心 与与N-N-聚糖的五糖中心不同，聚糖的五糖中心不同，O-GalNAcO-GalNAc的中心至少有的中心至少有8 8种，主要由内侧的种，主要由内侧的GalNAcGalNAc和和外侧的外侧的GalGal或或/ /和和GlcNAcGlcNAc

25、以不同的方式衔接以不同的方式衔接而成，也可由两个而成，也可由两个GalNAcGalNAc组成。组成。1-41-4类中心较常见类中心较常见中心中心2 2和和4 4有分支有分支b. b. 骨架骨架 中心外侧的延伸部分。中心外侧的延伸部分。O-GalNAcO-GalNAc聚聚糖的骨架和糖的骨架和N-N-聚糖的外链类似，根本由聚糖的外链类似，根本由 衔接的衔接的Gal-GlcNAcGal-GlcNAc二糖单位组成二糖单位组成. .c. c. 非复原末端非复原末端 O-GalNAc O-GalNAc聚糖的非复原末端聚糖的非复原末端的基团大致有三种：的基团大致有三种：SASA化、硫酸化、硫酸化和化和L-F

26、ucL-Fuc化，还有化，还有 HSO3 HSO3修饰修饰糖基糖基 O-GalNAc O-GalNAc聚糖的非复原末端聚糖的非复原末端的糖基往往组成血型抗原的糖基往往组成血型抗原. . 如如 ABH ABH 抗原抗原, Lewis, Lewis抗原。抗原。 血型抗原血型抗原 1900 1900年，奥地利年，奥地利Karl LandsteinerKarl Landsteiner在红细在红细胞中发现抗原物质。据其原理发现了人的胞中发现抗原物质。据其原理发现了人的ABOABO血血型。血型型。血型blood groupsblood groups是血液抗原表现的是血液抗原表现的一种遗传性状。一种遗传性状

27、。 ABH ABH 抗原抗原:A:A和和B B血型的抗原是在血型的抗原是在H-1H-1或或H-2H-2构造构造( (即血型即血型O)O)的外侧非复原侧的外侧非复原侧, ,分别以分别以l,3l,3键键衔接衔接GalNAcGalNAc或或GalGal： GalNAc1,3(Fuc1,2)Gal1,3 GlcNAc- GalNAc1,3(Fuc1,2)Gal1,3 GlcNAc- ( (血型血型A A，H-1)H-1) Gal1,3(Fuc1,2)Gal1,3 GlcNAc- Gal1,3(Fuc1,2)Gal1,3 GlcNAc-血型血型B B，H-1H-1 GalNAc1,3(Fuc1,2)Ga

28、l1,4 GlcNAc- GalNAc1,3(Fuc1,2)Gal1,4 GlcNAc- ( (血型血型A A，H-2)H-2) Gal1,3(Fuc1,2)Gal1,4 GlcNAc- Gal1,3(Fuc1,2)Gal1,4 GlcNAc- ( (血型血型B, H-2)B, H-2) Rh Rh抗原：抗原： 19401940年，年， Karl Landsteiner Karl Landsteiner从恒河猴从恒河猴血液中发现恒河因子血液中发现恒河因子Rhesus FactorRhesus Factor，即即RhRh抗原。绝大多数人血型为抗原。绝大多数人血型为RhRh阳性，少阳性，少数为数为

29、RhRh阴性阴性( (汉人的汉人的3)3)，RHRH阴性在阴性在A,B,O,ABA,B,O,AB血型中的比例血型中的比例3:3:3:1 3:3:3:1 。 如如RhRh阴性的母体孕育了阴性的母体孕育了RhRh阳性的胎儿后，阳性的胎儿后，胎儿的红细胞假设进入母体时，即可刺激胎儿的红细胞假设进入母体时，即可刺激母体产生抗母体产生抗RhRh阳性抗体，一旦母体孕第二阳性抗体，一旦母体孕第二胎时，此种抗体便可经过胎盘，溶解胎儿胎时，此种抗体便可经过胎盘，溶解胎儿的红细胞，呵斥新生儿溶血。的红细胞，呵斥新生儿溶血。 假设母体曾输假设母体曾输RhRh阳性血，那么第一胎即阳性血，那么第一胎即可发生新生儿溶血。

30、可发生新生儿溶血。LewisLewis血型：血型：LewisLewis血型系统不同于其他大多数人的血型系统不同于其他大多数人的血型系统，这是一种存在于唾液与血浆中血型系统，这是一种存在于唾液与血浆中的可溶性抗原。的可溶性抗原。 Fuc1,2 Gal1,3 GlcNAc- Fuc1,2 Gal1,3 GlcNAc- (Lea(Lea抗原抗原 ) ) Fuc1,2 Gal1,4 GlcNAc- Fuc1,2 Gal1,4 GlcNAc- (Leb(Leb抗原抗原 ) ) Gal1,3 GlcNAc- Gal1,3 GlcNAc- (Lex(Lex抗原抗原) ) Gal1,4 GlcNAc- (Le

31、yGal1,4 GlcNAc- (Ley抗原抗原) ) Lewis Lewis抗体大多为天然发生，属抗体大多为天然发生，属IgMIgM，所以普通不会引起新生儿溶血病所以普通不会引起新生儿溶血病 。 血型抗原的表达常是相互拮抗，即在一条血型抗原的表达常是相互拮抗，即在一条糖链的末端不会同时表达两种血型抗原糖链的末端不会同时表达两种血型抗原. . 末端添加一个糖基可使一种血型抗原变成末端添加一个糖基可使一种血型抗原变成 另一种血型抗原另一种血型抗原. . O-GalNAc O-GalNAc聚糖能够也存在种属、组织、蛋聚糖能够也存在种属、组织、蛋白质和位点特异性，但报道较少白质和位点特异性，但报道较

32、少. .O-O-糖链和糖链和N-N-糖链衔接比较糖链衔接比较二、糖蛋白中聚糖的代谢二、糖蛋白中聚糖的代谢1. N-1. N-聚糖的合成和加工聚糖的合成和加工2. O-GalNAc2. O-GalNAc聚糖的合成聚糖的合成3. 3. 聚糖的降解聚糖的降解1. N-1. N-聚糖的合成和加工聚糖的合成和加工 N- N-聚糖的合成是共翻译聚糖的合成是共翻译(co-translational(co-translational过程，过程，即在粗面内质网上合成糖蛋白的时，就会在即在粗面内质网上合成糖蛋白的时，就会在NXS/TNXS/T位点位点上糖基化，肽链进入内质网腔，上糖基化，肽链进入内质网腔，N-N-

33、聚糖即被网腔聚糖即被网腔膜上的膜上的酶修剪加工成高甘露糖型酶修剪加工成高甘露糖型, ,然后进入高尔基体，然后进入高尔基体，继续被继续被加工合成加工合成. .糖链的合成与肽链不同，是由糖基受体、糖基供体和糖基转移糖链的合成与肽链不同，是由糖基受体、糖基供体和糖基转移酶三者协调完成。酶三者协调完成。糖基转移酶具有主导位置糖基转移酶具有主导位置. . 因此，每一条糖链是一组糖基转移因此，每一条糖链是一组糖基转移酶催化的产物，而一组酶又是一群基因的编码产物，即糖酶催化的产物，而一组酶又是一群基因的编码产物，即糖链同基因并无直接对应关系。链同基因并无直接对应关系。糖链的不均一性：反映了组织、细胞类型、发

34、育和分化阶段的糖链的不均一性：反映了组织、细胞类型、发育和分化阶段的不同以及培育条件不同以及培育条件( (如培育基的组成如培育基的组成) )、下游加工过程中降、下游加工过程中降解等要素。解等要素。 糖基转移酶具有严厉的底物专注性糖基转移酶具有严厉的底物专注性, , 如如N-N-糖链非复糖链非复原端的原端的6 6种种GlcNAcGlcNAc衔接方式衔接方式, ,分别由分别由6 6种糖基转移酶担任种糖基转移酶担任, , 甚至衔接的先后次序也非常严厉甚至衔接的先后次序也非常严厉 N- N-糖链前身的合成糖链前身的合成 磷酸长萜醇循环磷酸长萜醇循环 合成早期需求一个脂类物质合成早期需求一个脂类物质-磷

35、磷酸长萜醇酸长萜醇dolicol phosphate, P-Doldolicol phosphate, P-Dol作为作为甘露糖、甘露糖、葡萄糖和糖链的运载体葡萄糖和糖链的运载体. .长萜醇焦磷酸寡糖转移酶的催化下，将十四糖聚糖转移到新生长萜醇焦磷酸寡糖转移酶的催化下，将十四糖聚糖转移到新生肽的肽的NXS/TNXS/T序列子上。转移酶可识别糖链的复原端序列子上。转移酶可识别糖链的复原端GlcNAcGlcNAc及非复及非复原端的原端的GlcGlc。 长萜醇焦磷酸释放磷酸，完成磷酸长萜醇循环。长萜醇焦磷酸释放磷酸，完成磷酸长萜醇循环。 N- N-糖链的加工和成熟糖链的加工和成熟 GlcGlcGlc

36、 影响影响N-N-糖基化的要素糖基化的要素 糖蛋白的肽链上有较多糖蛋白的肽链上有较多NXSNXST T序列子，但并非一切序列子序列子，但并非一切序列子都可被都可被N-N-糖基化，阐明糖基化，阐明N-N-糖基化取决于很多要素糖基化取决于很多要素 肽链的亲水区的肽链的亲水区的NXSNXST T才干被才干被N-N-糖基化糖基化 NXS NXST T中中X X残基影响残基影响N-N-糖基化的效率糖基化的效率 NXS NXST T临近的氨基酸残基可影响临近的氨基酸残基可影响N-N-糖基化糖基化 NXS NXST T的部分立体构造可影响的部分立体构造可影响N-N-糖基化糖基化 十四糖本身的构造改动影响十四

37、糖本身的构造改动影响N-N-糖基转移糖基转移2.O-GalNAc2.O-GalNAc聚糖的合成聚糖的合成 O-GalNAc O-GalNAc 聚糖的合成没有前体，多聚糖的合成没有前体，多数情况下，数情况下，不是共翻译，而是在已折叠肽链的适当不是共翻译，而是在已折叠肽链的适当Ser/ThrSer/Thr位点上位点上逐个加上糖基。普通以为逐个加上糖基。普通以为O-GalNAcO-GalNAc糖基化糖基化在在N-N-糖基化糖基化之后之后. . O-GalNAc O-GalNAc糖基化的位点选择糖基化的位点选择 肽链上肽链上SerSer和和ThrThr位点并非都能位点并非都能O-GalNAcO-Gal

38、NAc糖基化。只需糖基化。只需Ser/ThrSer/Thr附近含有附近含有ProPro或其他的或其他的SerSer或或ThrThr时才易于时才易于O-GalNAcO-GalNAc糖化糖化. . O-GalNAc O-GalNAc 聚糖的合成过程聚糖的合成过程中心合成：中心合成：O-GalNAc O-GalNAc 转移酶能识别肽链转移酶能识别肽链ProPro附近的附近的Ser/ThrSer/Thr糖基化部位，从而合成各类中心糖基化部位，从而合成各类中心. .延伸：延伸：O-GalNAc O-GalNAc 糖链延伸是在糖链中心上逐个添加糖基糖链延伸是在糖链中心上逐个添加糖基. .N-GalNAc-

39、TSAT(ST6O)GlcNAc-TGal-TGlcNAc-TGlcNAc-TGlcNAc-T分支分支: : 糖链的分支可以发生在外链骨架上，由糖链的分支可以发生在外链骨架上，由1,6GlcNAc T1,6GlcNAc T催催化生成化生成1,6GlcNAc1,6GlcNAc分支分支. . 非复原末端：发生唾液酸化、硫酸化和非复原末端：发生唾液酸化、硫酸化和 L- L-岩藻糖化岩藻糖化. .非复原末非复原末端的端的L-L-岩藻糖化是血型抗原合成的必需步骤岩藻糖化是血型抗原合成的必需步骤. . A,B,O A,B,O 血型抗原的合成血型抗原的合成Fuc-TGalNAc-TGal-T LewisLe

40、wisLeLe抗原的合成也是建立在抗原的合成也是建立在1 1型和型和2 2型糖链的根底上，型糖链的根底上，由由1,3Fuc T 1,3Fuc T 和和1,4Fuc T1,4Fuc T催化合成催化合成Le bLe aLe yLe xN-N-聚糖：未覆盖糖的肽链的水解聚糖：未覆盖糖的肽链的水解, , 中心中心FucFuc的水解的水解, ,接近肽连的两接近肽连的两个个GlcNAc1,4GlcNAc1,4键，糖键，糖- -肽衔接的水解。肽衔接的水解。O-O-聚糖：据聚糖的密集度决议水解先后，先水解末端聚糖：据聚糖的密集度决议水解先后，先水解末端SASA，再水解，再水解非复原末端，再水解肽。非复原末端，

41、再水解肽。 3. 聚糖的降解 糖蛋白被转运到溶酶体，在一系列蛋白水解酶和糖苷酶的结协作用下彻底降解三、糖蛋白中聚糖的功能三、糖蛋白中聚糖的功能 研讨方法：糖链合成或加工抑制剂、糖基化位点的定研讨方法：糖链合成或加工抑制剂、糖基化位点的定点突变和糖基转移酶的反义点突变和糖基转移酶的反义(antisense(antisense技术或基因转技术或基因转染染(transfection)(transfection)和敲除和敲除knock outknock out等等. . 证明糖蛋白的聚糖不但能影响糖蛋白肽链的折叠、聚证明糖蛋白的聚糖不但能影响糖蛋白肽链的折叠、聚合、溶解和降解，还参与糖蛋白的分拣合、溶

42、解和降解，还参与糖蛋白的分拣sortingsorting和投和投送送transfichingtransfiching等细胞过程。等细胞过程。1. 1. 聚糖对糖蛋白空间构造的影响聚糖对糖蛋白空间构造的影响 糖蛋白肽链的正确折叠和亚基聚合与糖蛋白肽链的正确折叠和亚基聚合与N-N-糖化有亲密关系糖化有亲密关系. .例例1.1.疱疹口炎病毒疱疹口炎病毒VSVVSV的的G G蛋白经突变去除糖化位点后，发蛋白经突变去除糖化位点后，发生链内二硫键错配为链间二硫键。生链内二硫键错配为链间二硫键。例例2.2.整联蛋白家族由整联蛋白家族由和和组成异二聚体，其中组成异二聚体，其中5151是纤连是纤连蛋白蛋白FnF

43、n主要受体；用主要受体；用55或或11的单抗均可将的单抗均可将5151以二以二聚体方式沉淀下来，如用内切糖苷酶去除亚基的聚糖，那么聚体方式沉淀下来，如用内切糖苷酶去除亚基的聚糖，那么两种单抗只能分别沉淀两种单抗只能分别沉淀5 5 或或11单体。单体。 2. 2.聚糖对蛋白质部分的屏蔽作用聚糖对蛋白质部分的屏蔽作用一个单糖可覆盖一个单糖可覆盖0.6nm0.6nm的外表积，细胞外表存的外表积，细胞外表存在一层富含糖类在一层富含糖类的物质，称细胞外被或糖萼的物质，称细胞外被或糖萼glycocalyxglycocalyx，具，具有维护作用，有维护作用，例例: : 运铁蛋白运铁蛋白TFTF受体的受体的2

44、51251、317317和和727 727 AsnAsn有三条有三条N-N-聚聚糖，当糖，当251251突变后，受体蛋白不能构成二聚体，突变后，受体蛋白不能构成二聚体，并被迅速水解并被迅速水解. .用重金属染料如：钌红染色后，在用重金属染料如：钌红染色后，在电镜下可显示厚约电镜下可显示厚约10-20nm10-20nm的构造。的构造。3. 3. 对糖蛋白分拣、投送和分泌的作用对糖蛋白分拣、投送和分泌的作用 甘露糖甘露糖6 6磷酸是溶酶体分拣的标志。衣霉素是磷酸是溶酶体分拣的标志。衣霉素是UDP-N-UDP-N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖胺的类似物，处置细胞阻止胺的类似物，处置细胞阻止N-N-糖化，使细

45、胞膜上的糖蛋白减少。糖化，使细胞膜上的糖蛋白减少。4.4.聚糖与糖蛋白的生物活性聚糖与糖蛋白的生物活性 大多数糖蛋白酶去聚糖后不影响酶活力：部分酶去大多数糖蛋白酶去聚糖后不影响酶活力：部分酶去糖后酶活力丧失或降低；糖对激素的亲和力也有影响。糖后酶活力丧失或降低；糖对激素的亲和力也有影响。 例：硫酸化的例：硫酸化的LHLH与受体亲和力高于带与受体亲和力高于带SASA的的LHLH，但生，但生物半寿期缩短，在血中去除加快。物半寿期缩短，在血中去除加快。5. 5. 聚糖与细胞识别聚糖与细胞识别 包括：受体配体相互识别，凝集素对单糖和聚糖包括：受体配体相互识别，凝集素对单糖和聚糖的识别的识别( (亲和层

46、析亲和层析) )，病原体对细胞膜上糖基的识别和侵，病原体对细胞膜上糖基的识别和侵袭，精卵识别，细胞粘附与挪动。袭，精卵识别，细胞粘附与挪动。 eg1.Towneseg1.Townes和和HoltfreterHoltfreter将两栖类动物的原肠胚将两栖类动物的原肠胚3 3个胚层的个胚层的细胞分散后，混合培育，结果细胞分散后，混合培育，结果3 3个胚层的细胞行分类聚集，分别个胚层的细胞行分类聚集，分别参与来源胚层的组建。参与来源胚层的组建。 eg2.eg2.假设将鸡胚细胞和小鼠胚细胞分散后相混培育，各种细假设将鸡胚细胞和小鼠胚细胞分散后相混培育，各种细胞仍按来源组织分别聚集，但相聚细胞只具有组织

47、的专注性，而胞仍按来源组织分别聚集，但相聚细胞只具有组织的专注性，而没有物种的分辨才干。没有物种的分辨才干。细胞外表糖链在识别和黏附中具有重要作用细胞外表糖链在识别和黏附中具有重要作用如糖蛋白配体在感染或受伤部位淋巴细胞挪动中的作如糖蛋白配体在感染或受伤部位淋巴细胞挪动中的作用。用。6.6.决议血型决议血型 人有人有2020几种血型，最根本的是几种血型，最根本的是AB0AB0血血型。红细胞质膜上的糖鞘脂是型。红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0AB0血型抗血型抗原，免疫活性特异性的根底是糖链组成。原，免疫活性特异性的根底是糖链组成。一一. .蛋白聚糖的分子组成和分类蛋白聚糖的分子组成和分类 二二. .

48、蛋白聚糖的分布、构造和功能蛋白聚糖的分布、构造和功能 第二节第二节 蛋白聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖proteoglycan,PGproteoglycan,PG: :是一类大分子是一类大分子 的糖复合物，与糖蛋白的主要区别的糖复合物，与糖蛋白的主要区别: : 中心中心 蛋白与糖胺聚糖链共价衔接蛋白与糖胺聚糖链共价衔接糖胺聚糖糖胺聚糖: : 为一类杂多糖，由氨基己糖和己糖为一类杂多糖，由氨基己糖和己糖 醛酸或半乳糖单位组成，交替陈列成线性序醛酸或半乳糖单位组成，交替陈列成线性序 列列, , 普通称为反复二糖或二糖单位普通称为反复二糖或二糖单位 蛋白聚糖的构造蛋白聚糖的构造蛋白聚糖蛋白聚糖中心蛋白

49、中心蛋白糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺糖胺糖醛酸糖醛酸葡萄糖胺葡萄糖胺半乳糖胺半乳糖胺葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸一、蛋白聚糖的分子一、蛋白聚糖的分子 组成和分类组成和分类1. 1. 中心蛋白中心蛋白2. 2. 糖胺聚糖糖胺聚糖 1. 1. 中心蛋白中心蛋白 中心蛋白中心蛋白core proteincore protein：与糖胺聚：与糖胺聚糖链共价结糖链共价结合的蛋白质合的蛋白质. . 中心蛋白常被包埋在糖胺聚糖的复杂构中心蛋白常被包埋在糖胺聚糖的复杂构造之内，因造之内，因此常规蛋白质测序相当困难。此常规蛋白质测序相当困难。 常见的四类蛋白聚糖：丝甘蛋白聚糖常见的四类蛋白聚糖：丝甘蛋白聚糖

50、, ,饰饰胶蛋白聚糖胶蛋白聚糖, ,粘结蛋白聚糖粘结蛋白聚糖, ,可聚蛋白聚糖可聚蛋白聚糖丝甘蛋白聚糖丝甘蛋白聚糖serglycinserglycin 中心蛋白质具丝氨酸和甘氨酸交替的伸展序列，故称丝甘蛋白中心蛋白质具丝氨酸和甘氨酸交替的伸展序列，故称丝甘蛋白聚糖。聚糖。 中心蛋白最小的蛋白聚糖中心蛋白最小的蛋白聚糖Mr Mr 约约20kD20kD 糖链结合部位有糖链结合部位有2424个延续反复的个延续反复的SerGlySerGly 典型的细胞内蛋白聚糖，存于肥大和造血细胞的储存颗粒中典型的细胞内蛋白聚糖，存于肥大和造血细胞的储存颗粒中 由于衔接硫酸软骨素由于衔接硫酸软骨素/ /硫酸乙酰肝素，

51、故具聚阴离子性质，硫酸乙酰肝素，故具聚阴离子性质，与带正电荷的蛋白酶、羧肽酶和组胺等相互作用，参与这些活与带正电荷的蛋白酶、羧肽酶和组胺等相互作用，参与这些活性分子的储存和释放。性分子的储存和释放。饰胶蛋白聚糖饰胶蛋白聚糖decorindecorin，PG-40PG-40 Mr90-140kD, Mr90-140kD,含一条硫酸软骨素或硫酸皮肤素类型的含一条硫酸软骨素或硫酸皮肤素类型的糖胺聚糖糖胺聚糖, ,富含亮氨酸反复序列模体富含亮氨酸反复序列模体10-1210-12个个, ,中心中心蛋白蛋白MrMr约约40kD40kD，; ;能与胶原互作，调理胶原纤维的构成能与胶原互作，调理胶原纤维的构成

52、和胞外基质的组装。和胞外基质的组装。 具有抗器官纤维化和肿瘤功能。具有抗器官纤维化和肿瘤功能。 粘结蛋白聚糖粘结蛋白聚糖syndecansyndecan 源于希腊语源于希腊语SyndeinSyndein，即结合在一同的意思，即结合在一同的意思. .也称：也称：结合蛋白聚糖结合蛋白聚糖, ,多配体蛋白聚糖，共结合蛋白聚糖。多配体蛋白聚糖，共结合蛋白聚糖。一类细胞外表蛋白聚糖，中心蛋白一类细胞外表蛋白聚糖，中心蛋白MrMr为为36kD36kD。 含一个含一个C C端胞质域、跨膜域和衔接糖胺聚糖的胞外域端胞质域、跨膜域和衔接糖胺聚糖的胞外域. .因此，可与多种细胞外基质蛋白及胞内肌动蛋白丝相连。因此

53、，可与多种细胞外基质蛋白及胞内肌动蛋白丝相连。 可聚蛋白聚糖可聚蛋白聚糖aggrecanaggrecan 构成集聚体构成集聚体aggregateaggregate而得名，含一个非常大而得名，含一个非常大的中心蛋白的中心蛋白Mr 250kD-255kDMr 250kD-255kD，也称软骨蛋白聚糖。，也称软骨蛋白聚糖。 构造构造:3:3个球状域和中间域衔接寡糖和糖胺聚糖个球状域和中间域衔接寡糖和糖胺聚糖, ,是软骨的主要构造大分子，由软骨细胞合成后，经水是软骨的主要构造大分子，由软骨细胞合成后，经水解酶降解，释放到关节的滑液中。解酶降解，释放到关节的滑液中。 中心蛋白的特点：中心蛋白的特点：多数

54、中心蛋白有几个不同的构造域多数中心蛋白有几个不同的构造域一切中心蛋白均有糖胺聚糖结合构造域一切中心蛋白均有糖胺聚糖结合构造域一些蛋白聚糖有细胞外表或胞外基质锚定构造域。一些蛋白聚糖有细胞外表或胞外基质锚定构造域。一些含蛋白互作的特异构造域一些含蛋白互作的特异构造域2. 2. 糖胺聚糖糖胺聚糖 糖胺聚糖糖胺聚糖glycosaminoglycan,GAGglycosaminoglycan,GAG, ,也称也称粘多糖粘多糖mucopolysaccharidemucopolysaccharide。 根据其反复二糖骨架，可分为根据其反复二糖骨架，可分为4 4类：类： 透明质酸透明质酸 透明质酸透明质酸h

55、yaluronic acid, HAhyaluronic acid, HA；亦称；亦称 hyaluronan hyaluronan 或或hyaluronatehyaluronate是构造最简单的是构造最简单的 GAGGAG透明质酸透明质酸GlcA-1,3-GlcNAc- -1,4 硫酸软骨素及硫酸皮肤素硫酸软骨素及硫酸皮肤素硫酸软骨素硫酸软骨素chondroitin sulfate ,CSchondroitin sulfate ,CS硫酸皮肤素硫酸皮肤素dermatan sulfate,DSdermatan sulfate,DS:CS:CS的一种醛酸修的一种醛酸修饰方式。饰方式。 硫酸角质素硫

56、酸角质素硫酸角质素硫酸角质素keratan sulfate,KSkeratan sulfate,KS 硫酸乙酰肝素硫酸乙酰肝素 硫酸乙酰肝素硫酸乙酰肝素heparan sulfate, HSheparan sulfate, HS和肝素和肝素 heparin, Hep heparin, Hep 蛋白聚糖的生物合成蛋白聚糖的生物合成 内质网合成中心蛋白，高尔基体糖链延伸或加工内质网合成中心蛋白，高尔基体糖链延伸或加工CS/DS, HS/Hep),CS/DS, HS/Hep),质膜内外表质膜内外表HAHA。 多糖链的构成由单糖逐个参与，糖醛酸由多糖链的构成由单糖逐个参与，糖醛酸由UDPGAUDPGA

57、提提供；单糖需供；单糖需UDPUDP活化；硫酸由活化；硫酸由PAPSPAPS3-3-phosphoadenosinephosphoadenosine-5-phosphosulfate -5-phosphosulfate 提供；糖提供；糖胺氨基来自于胺氨基来自于GlnGln。 聚糖作为生物资料由于其可吸收、降解性及良好的聚糖作为生物资料由于其可吸收、降解性及良好的生物相容性在医药、化装、食品广泛运用。生物相容性在医药、化装、食品广泛运用。3. 3. 衔接区及寡糖衔接区及寡糖 衔接区衔接区linkage regionlinkage region: GAG: GAG与中与中心蛋心蛋白衔接的点的寡糖构

58、造。白衔接的点的寡糖构造。 GAGGAG复原末端的木糖与中心蛋白的序列复原末端的木糖与中心蛋白的序列子子( (通通常为常为Glu/Asp-X-Ser-GlyGlu/Asp-X-Ser-Gly的丝氨酸羟基构的丝氨酸羟基构成成- -糖苷键，起始木糖的糖苷键，起始木糖的C-2C-2常被磷酸化。常被磷酸化。X: Xyl; G:Gal; U:GlcA; H:GlcNAc;N:GalNAcX: Xyl; G:Gal; U:GlcA; H:GlcNAc;N:GalNAc CS/DS和和HS/Hep糖链的衔接区一样，为四糖构成的糖链的衔接区一样，为四糖构成的寡糖链，即寡糖链，即:葡糖醛酸葡糖醛酸-1，3-半乳

59、糖半乳糖-1，3-半乳糖半乳糖-1，4-木糖木糖.其蛋白聚糖分别称为：其蛋白聚糖分别称为：CSPG，DSPG，HSPG硫酸角质素硫酸角质素KSKS蛋白聚糖衔接方式蛋白聚糖衔接方式X: Xyl; G:Gal; U:GlcA; H:GlcNAc;N:GalNAc; S:SA 蛋白聚糖的体内降解蛋白聚糖的体内降解分解部位：溶酶体分解部位：溶酶体; ;相关酶：外切糖苷酶，相关酶：外切糖苷酶，硫酸酯酶；胞外间质的蛋白聚糖半衰期较硫酸酯酶；胞外间质的蛋白聚糖半衰期较长数天或数周，细胞外表的长数天或数周，细胞外表的PGPG半衰期半衰期较短较短5-205-20小时小时肝素酶肝素酶二、蛋白聚糖的分布、构造和功能

60、二、蛋白聚糖的分布、构造和功能胞外透明质酸与大分子间质蛋白聚糖胞外透明质酸与大分子间质蛋白聚糖胞外小分子间质蛋白聚糖胞外小分子间质蛋白聚糖基膜蛋白聚糖基膜蛋白聚糖细胞外表蛋白聚糖细胞外表蛋白聚糖细胞内蛋白聚糖细胞内蛋白聚糖细胞外透明质酸与大分子间细胞外透明质酸与大分子间质蛋白聚糖质蛋白聚糖 透明质酸与透明质酸结合蛋白透明质酸与透明质酸结合蛋白 HAHA广泛分布在动物结缔组织的胞外间质中。以胚胎广泛分布在动物结缔组织的胞外间质中。以胚胎组织、滑组织、滑液、玻璃体、脐带及鸡冠等组织最多。也存在于细菌的液、玻璃体、脐带及鸡冠等组织最多。也存在于细菌的荚膜中。荚膜中。HAHA与蛋白的与蛋白的HAHA结