《分子生物学》研究生课件糖蛋白和蛋白聚糖

1、目目 录录l单纯蛋白质单纯蛋白质l结合蛋白质结合蛋白质l糖蛋白和蛋白聚糖糖蛋白和蛋白聚糖l糖链修饰糖链修饰主要影响蛋白质的稳定性和蛋白质分主要影响蛋白质的稳定性和蛋白质分子间的相互作用，改变蛋白质的识别和结合能子间的相互作用，改变蛋白质的识别和结合能力，从而改变蛋白质的相互作用。力，从而改变蛋白质的相互作用。目目 录录一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质。白质。蛋白质含量较多蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。现为蛋白质的特性。细胞膜、溶酶体、细胞外液细胞膜、溶酶体、细胞外液糖糖 蛋蛋 白白目目 录录一、糖蛋白的结

2、构一、糖蛋白的结构单糖的种类单糖的种类葡萄糖葡萄糖(Glc)半乳糖半乳糖(Gal)甘露糖甘露糖(Man)N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺(GalNAc)岩藻糖岩藻糖(Fuc)N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸(NeuAc)连接方式连接方式N-连接连接：O-连接连接：目目 录录目目 录录（一）（一）N-N-连接糖蛋白连接糖蛋白 糖蛋白的糖链与蛋白部分的糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列序列的天氡酰胺氮以共价键连接称的天氡酰胺氮以共价键连接称N- -连接糖蛋白。连接糖蛋白。其中其中的的X X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。可为脯氨酸以外的任意氨基酸

3、。( (糖基化位点糖基化位点) )（二）（二）O- -连接糖蛋白连接糖蛋白 糖蛋白糖链与蛋白部分的丝糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/ /苏氨酸残基的羟基相苏氨酸残基的羟基相连，称为连，称为O- -连接糖蛋白。连接糖蛋白。( (丝丝/ /苏氨酸比较集中且周苏氨酸比较集中且周围常有脯氨酸的序列围常有脯氨酸的序列) )目目 录录 典型的典型的N-N-糖链通常包含一个五糖核心区：糖链通常包含一个五糖核心区： Man1 1 ManGlcNAc GlcNAc AsnGlcNAc GlcNAc Asn Man1 1 在嗜盐菌细胞表面膜糖蛋白上发现还有：在嗜盐菌细胞表面膜糖蛋白上发现还有： N-N-乙酰半乳糖胺乙酰

4、半乳糖胺GalNAc-AsnGalNAc-Asn和和Glc-AsnGlc-Asn两种新两种新的的N-N-连接方式。连接方式。目目 录录目目 录录l参与细胞之间的识别参与细胞之间的识别 参与精子与卵细胞的识别参与精子与卵细胞的识别 参与免疫识别参与免疫识别 糖链修饰影响分子间的识别糖链修饰影响分子间的识别l参与细胞与基质的相互作用参与细胞与基质的相互作用l介导细胞信号转导介导细胞信号转导l协助细胞新生肽链的折叠协助细胞新生肽链的折叠l维持血浆蛋白的稳定性维持血浆蛋白的稳定性目目 录录 采用采用O O连接方式的糖蛋白中，肽链连接方式的糖蛋白中，肽链部分的丝氨酸和苏氨酸含量常可达到氨基部分的丝氨酸和

5、苏氨酸含量常可达到氨基酸总数的酸总数的5050。这种糖蛋白的糖链中。这种糖蛋白的糖链中不具不具有共同的核心序列有共同的核心序列。目目 录录 O O连接糖链的糖基化位点通常存在连接糖链的糖基化位点通常存在于糖蛋白分子表面于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较丝氨酸和苏氨酸比较集中且周围常有脯氨酸的序列中集中且周围常有脯氨酸的序列中。目目 录录lO-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺 8种核心种核心lTn抗原抗原lO-岩藻糖岩藻糖 l发育信号调控发育信号调控 NotchlO-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺l细胞核细胞质特有的修饰，调节转录细胞核细胞质特有的修饰，调节转录目目 录录l调节转录因子活性调节转录因子活性 糖

6、尿病糖尿病 SP1 CREBl构成构成ABO血型抗原的基础血型抗原的基础l调控细胞信号转导调控细胞信号转导 Notchl调控酶的活性调控酶的活性目目 录录二、糖蛋白寡糖链的功能二、糖蛋白寡糖链的功能1.1. 对糖蛋白新生肽链的影响对糖蛋白新生肽链的影响参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确的空间构象；影响亚基聚合；糖蛋白在细胞内的空间构象；影响亚基聚合；糖蛋白在细胞内的分拣和投送。的分拣和投送。2.2. 对糖蛋白的生物活性的影响对糖蛋白的生物活性的影响保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期。保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期。3.3. 参与分子的识别作

7、用参与分子的识别作用目目 录录l糖基转移酶糖基转移酶 连接连接GDP活化活化l糖苷酶糖苷酶目目 录录l细胞膜蛋白大多是糖蛋白细胞膜蛋白大多是糖蛋白l膜周蛋白膜周蛋白l嵌合膜蛋白嵌合膜蛋白l脂锚定蛋白（脂锚定蛋白（GPIGPI锚定）锚定）目目 录录l细胞膜蛋白大多是糖蛋白细胞膜蛋白大多是糖蛋白l膜周蛋白膜周蛋白l嵌合膜蛋白嵌合膜蛋白l脂锚定蛋白（脂锚定蛋白（GPIGPI锚定）锚定）目目 录录l细胞内有些蛋白也受糖基修饰细胞内有些蛋白也受糖基修饰l转录因子的糖基修饰转录因子的糖基修饰l酶的糖基修饰酶的糖基修饰l细胞外也有很多糖蛋白细胞外也有很多糖蛋白l血液中血液中 促红细胞生成素促红细胞生成素 甲

8、胎蛋白甲胎蛋白l细胞外基质蛋白大多是糖蛋白细胞外基质蛋白大多是糖蛋白l层粘连蛋白层粘连蛋白 纤连蛋白纤连蛋白 胶原蛋白胶原蛋白目目 录录定义定义一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的化合物。形成的化合物。糖占比例大糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。，约一半以上，具有多糖性质。分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节滑液、粘液、眼玻璃体等组织。滑液、粘液、眼玻璃体等组织。目目 录录 蛋白聚糖的结构蛋白聚糖的结构组成组成核心蛋白核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

9、艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸目目 录录重要的糖胺聚糖重要的糖胺聚糖糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。硫酸软骨素类硫酸软骨素类硫酸皮肤素硫酸皮肤素硫酸角质素硫酸角质素透明质酸透明质酸肝素和硫酸类肝素肝素和硫酸类肝素体内重要的糖胺聚糖（体内重要的糖胺聚糖（6种）：种）：目目 录录核心蛋白核心蛋白1. 1.定义定义与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。核心蛋白均含有相应的糖胺聚糖取代结构核心蛋白均含有相应的糖胺聚糖取代结构域，一些蛋白聚糖通过这一结构锚定在细域，一些蛋白聚糖通过这一结构锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子中。胞表面或细胞外基质

10、的大分子中。目目 录录透明质酸透明质酸连接蛋白连接蛋白核心蛋白核心蛋白硫酸角质素硫酸角质素硫酸软骨素硫酸软骨素糖蛋白亚基糖蛋白亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物骨骺软骨蛋白聚糖聚合物2. 蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合物目目 录录l组织分布组织分布l间质蛋白聚糖（硫酸软骨素类间质蛋白聚糖（硫酸软骨素类 、硫酸皮肤素、硫酸皮肤素、 硫酸角质素）硫酸角质素）l分泌颗粒蛋白聚糖（丝肝蛋白聚糖、肝素聚糖）分泌颗粒蛋白聚糖（丝肝蛋白聚糖、肝素聚糖）l基底膜蛋白聚糖（串珠蛋白聚糖、突触蛋白聚基底膜蛋白聚糖（串珠蛋白聚糖、突触蛋白聚糖）糖）l膜结合蛋白聚糖（黏结合蛋白聚糖、聚集蛋白膜结合蛋白聚糖（黏结合蛋白聚糖、聚集蛋

11、白聚糖）聚糖）目目 录录l糖基转移酶（糖基转移酶（高尔基体高尔基体）l细胞外或溶酶体细胞外或溶酶体l内切糖苷酶（透明质酸酶）内切糖苷酶（透明质酸酶）l外切糖苷酶外切糖苷酶l硫酸酯酶硫酸酯酶目目 录录蛋白聚糖的功能蛋白聚糖的功能1.1. 构成细胞外基质和基底膜构成细胞外基质和基底膜在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白以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。这与细胞特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。的粘附、迁移、增殖和分化等有关。2.2. 其它功能其它功能 增加组织的水分保有量增加组织的水分保有量抗凝血（肝素）抗凝血（肝素）

12、参与细胞识别与分化（细胞表面的硫酸素）参与细胞识别与分化（细胞表面的硫酸素）维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等 目目 录录 蛋白聚糖与糖蛋白的区别蛋白聚糖与糖蛋白的区别 蛋白聚糖蛋白聚糖 糖蛋白糖蛋白 糖链含量：糖链含量： 较蛋白质部分多较蛋白质部分多 一般少于蛋白质，少数可较多一般少于蛋白质，少数可较多 糖链组成：糖链组成： 主要为糖醛酸、主要为糖醛酸、 不含糖醛酸，含不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己糖、乙酰氨基己糖、 N-乙酰氨基己糖乙酰氨基己糖 甘露糖、半乳糖，末端为甘露糖、半乳糖，末端为 唾液酸及岩藻糖唾液酸及岩藻糖 糖基排列：糖基排列： 二糖分子连成长链二糖分子连成长链 大多为分支寡糖链大多为分支寡糖链 与肽链连与肽链连 一般为一般为O-糖苷键连接糖苷键连接 O-糖苷键或糖苷键或N-糖苷键连接糖苷键连接 接方式：接方式： 有时可游离存在有时可游离存在 分布：分布： 主要在细胞外，各种主要在细胞外，各种 分布广泛，细胞内外皆有分布广泛，细胞内外皆有 结缔组织基质中结缔组织基质中 生理功能：生理功能： 以维持结缔组织的以维持结缔组织的 作用广泛，许多粘蛋白、血作用广泛，许多粘蛋白、血 功能为主功能为主 浆蛋白、膜蛋白等结构蛋白浆蛋白、膜蛋白等结构