糖蛋白与蛋白聚糖

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第一节 糖蛋白
Glycoprotein
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糖蛋白
➢ 一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质 ➢ 蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，
表现为蛋白质的特性 ➢ 分布：细胞膜、溶酶体、细胞外液
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一、糖蛋白糖链的结构
（一）糖蛋白聚糖分为N-连接型和O-连接型两 种 聚糖中单糖的种类：
第十九章
糖蛋白、蛋白聚糖 和细胞外基质
Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix
南方医科大学基因工程研究所
生物化学与分子生物学教研室
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朱利娜
单糖
寡糖
糖类
多糖
糖蛋白(glycoprotein)
糖复合物
蛋白聚糖(proteoglycan)
➢ O-GlcNAc 糖 基 化 位 点 常 位 于 蛋 白 质 Ser/Thr磷酸化位点处或其邻近部位。糖基 化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。
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二、糖蛋白分子中聚糖的功能
（一）聚糖可影响糖蛋白生物活性
➢ 保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期； ➢ 起屏障作用，影响糖蛋白的作用； ➢ 聚糖还可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫系统
有些蛋白质的投送信号存在于肽链内， 但有些是与其糖链有关。
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（五）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用
➢ 聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起到 分子识别作用的基础；
➢ 受体与配体识别和结合 也需聚糖的参与；
➢ 细胞表面糖复合物的聚 糖还能介导细胞-细胞 的结合。
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第二节 蛋白聚糖
Proteoglycan
(glycoconjugates)
糖脂(glycolipids)
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糖生物学（glycobiology）
研究糖的分子结构、合成及生物功能的 新兴学科。
糖组和糖组学（Glycome and Gl糖yc组o：m为ic单s）一细胞或生物体中的整套聚糖
糖组学：研究包括聚糖种类、结构鉴定、糖基化 位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等的科学
蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连， 称为O-连接糖蛋白。
O-连接聚糖结构 由N-乙酰半乳糖胺和半乳糖构成核心
二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接上 岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。
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O-连接聚糖合成
✓特点：先合成多肽链，再加工糖链 ✓不需载体 ✓过程：① 在GalNAc转移酶催化下，将UDP-
GalNAc中的GalNAc转移至多肽链的 丝/苏氨酸的羟基上，形成O-连接； ② 在相应的糖基转移酶作用下， GalNAc上逐个加上糖基，直至O-连 接寡糖链形成
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（四）蛋白质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)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白和分 泌蛋白;
② 转移至肽链的糖基化位点上 ③ 进一步在内质网和高尔基体进行加工 ➢ 酶：糖基转移酶或糖苷酶催化
注 意 ： 糖 基 必 须 活 化 为 UDP 或 GDP 的 衍 生
物
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长萜醇-P-P聚糖的合成
3型N-聚糖的加工过 程
复杂型
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（三）O-连接糖蛋白
定义 糖蛋白聚糖中的N-乙酰半乳糖胺与
•葡萄糖(Glc) •N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •半乳糖(Gal) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •甘露糖(Man) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc) •岩藻糖(Fuc)
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-D-葡萄糖 （Glc）
-D-半乳糖 （Gal）
D-甘露糖 （Man）
单糖 结构
-D-N-乙酰葡糖胺 （GlcNAc）
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（二）N-连接糖蛋白
定义： 糖蛋白聚糖中的N-乙酰葡糖胺与蛋白
部分的Asn-X-Ser序列的天冬酰胺氮以共 价键连接称N-连接糖蛋白。
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N-连接糖蛋白的糖基化位点 N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三
个氨基酸残基的序列子称为糖基化位点。 糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为
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➢ 蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与 核心蛋白形成的大分子糖复合物
➢ 糖占比例大，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
滑液、粘液、眼玻璃体等组织。
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➢ 蛋白聚糖的结构
核心蛋白 糖胺聚糖
葡萄糖胺
糖胺 半乳糖胺
糖醛酸
葡萄糖醛酸 艾杜糖醛酸
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一、糖胺聚糖
识别而产生抗体。
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（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠
➢ 参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象；
➢ 糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切 相关 。
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（三）糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合
具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠 糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。
（四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送 和分泌中的作用
➢ 通 过 O-GlcNAc 糖 基 转 移 酶 (O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将β-N-乙酰氨基葡萄 糖以共价键方式结合于蛋白质的Ser/Thr残基上;
➢ 主要存在于细胞质或细胞核中
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➢ O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异 性 的 β-N- 乙 酰 氨 基 葡 萄 糖 酶 (OGlcNAcase)作用，O-GlcNAc糖基化noglycan, GAG） 是由己糖胺和己糖醛酸构成的重复二糖单位。
体内重要的糖胺聚糖（6种）：
•硫酸软骨素类(chordroitin sulfates)
糖型(glycoform)。
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N-连接糖蛋白的聚糖类型
①高甘露糖型 ②复杂型 ③杂合型
都有一个五糖核心
Man Man
Man
GlcNAc GlcNAc Asn
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N-连接聚糖的合成——共翻译过程
➢ 细胞定位：内质网和高尔基体 ➢ 载体：长萜醇 ➢ 过程：① 合成含14糖基的寡糖链
-D-葡糖醛酸 （GlcUA）
-L-艾杜糖醛酸 ( IdoUA）
-D-葡糖胺 （GlcN）
-D-N-乙酰半乳糖胺 （GalNAc）
-L-岩藻糖 （Fuc）
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唾液酸 （SA）
-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二 （GlcNAc-UDP）
糖蛋白糖链的N-连接型和O-连接 型
N-连接： 连接 方式
O-连接：