糖蛋白

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一、胶原
? 胶原(collagen) 是结缔组织的主要蛋白质成分。 主要由结缔组织成纤维细胞所分泌，某些上皮 细胞也能分泌的某些类型的胶原蛋白。
? 分布于骨、皮肤、血管壁、肌腱、韧带、肌 肉、软骨、角膜等。
? 起支架、维持组织构型、机体运动等多项作用。
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（一）胶原的分子组成和分型
胶原经超速离心后可分得 3个组分，即α、 β、γ，其中β和γ组分分别是α组分的二聚体和 三聚体。α组分又分为α1, α2, α3和α4，它们在 氨基酸组成上有所不同，但肽链长度近似。
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? 蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白
硫酸角质素 硫酸软骨素 糖蛋白亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
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三、核心蛋白逐一加上糖基而形成 蛋白聚糖
? 在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时在高 尔基体内进行糖链延长或加工。
? 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，糖醛 酸由 UDPGA 提供；单糖要由 UDP 活化；硫 酸由PAPS 提供；糖胺氨基来自于 Gln 。
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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 (O-GlcNAcase) 作 用， O-GlcNAc 糖基化与去糖基化是个动态 可逆的过程。
? 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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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-连接和O-连接型两种
? 聚糖中单糖的种类： 葡萄糖 (Glu) 半乳糖 (Gal) 甘露糖 (Man) N-乙酰半乳糖胺 (GalNAc) 岩藻糖 (Fuc) N-乙酰葡萄糖胺 (GlcNAc) N-乙酰神经氨酸 (NeuAc)
的结合。
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第二节
蛋白聚糖
Proteoglycan
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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化合物。
? 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
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
? 层粘连蛋白 (laminin, Ln) 由三条多肽链组成的 多结构域构成的糖蛋白，即Ⅳ型胶原基质。
? 不同胶原蛋白 C端非螺旋结构域能产生不同内源 性血管生成抑制剂，它们都有显著的抑制血管 内皮细胞生长和迁移、抑制肿瘤细胞增殖和迁 移等作用。
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内源性血管生成抑制剂种类和来源
内源性血管生成抑制剂 内皮抑素(endostatin) 休眠蛋白(restin) 内皮生长抑制蛋白(vastatin) 阻碍蛋白(arrestin) 肿瘤抑素(tumstatin) 血管能抑素(canstatin)
胶原蛋白由 3条肽链以α右手螺旋形成棒状结构。
富含甘氨酸（占 1/3）和脯氨酸（占 1/4）， 特含有羟赖氨酸和羟脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨 酸，甚少酪氨酸。
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（四）胶原微纤维(collagen fibril)
若干具有三股螺旋结构的 Ⅰ型原胶原分子 通过侧向排列，聚集成直径为 50～200nm 的微 纤维。
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二、核心蛋白均含有结合糖胺聚糖 的结构域
? 核心蛋白（ core protein ）为与糖胺聚糖 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 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。
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? 按核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分类： 1. 大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖 2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖 3. 跨膜胞内蛋白聚糖
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第三节
细胞外基质
Extracellular Matrix, ECM
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? 细胞外基质 (extracellular matrixc ，ECM) 细胞外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白
聚糖和糖蛋白以不同比例组成的细胞间质。 分布在各组织细胞和细胞间的胞间隙或
胞间膜。
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? ECM 的主要成分： ? 结构蛋白，如：胶原 (collagen) ? 专一蛋白，如：纤连蛋白 (fibronectin, Fn) 、 层粘蛋白 (laminin, Ln) ? 蛋白聚糖
糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为 糖型(glycoform) 。
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（三）N-连接聚糖可分为3型
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型
都有一个五糖核心
Man Man GlcNAc GlcNAc Asn
Man
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（四）N-连接寡糖的合成是以长萜醇作为 聚糖载体
N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链 载体，先合成含 14糖基的寡糖链，然后转移至肽 链的糖基化位点上，进一步在内质网和高尔基体 进行加工而成。
第19章
糖蛋白、蛋白聚糖 和细胞外基质
Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix
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单糖
糖类 多糖
糖复合物 (glycoconjugates)
糖蛋白 (glycoprotein) 蛋白聚糖 (proteoglycan) 糖脂(glycolipids)
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? 原胶原分子侧向共价连接的醛醇交联反应
NN
NH
H C-(CH2) 2-CH 2-CH 2 -NH 3+ +H 3N-CH 2-CH 2-(CH2) 2-C H
OC
赖氨酸
赖氨酸
CO
赖氨酸氧化酶
NN
O
H C-(CH2) 2-CH 2-C H
OC
醛衍生物
O
NH
C-CH 2-(CH2) 2-C H H
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? 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：
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（二）N-连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-XSer/Thr
? 定义： 糖蛋白的糖链与蛋白部分的 Asn-X-
Ser 序列的天氡酰胺氮以共价键连接称 N连接糖蛋白 。
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N-连接糖蛋白中 Asn-X-Ser/Thr 三个氨基 酸残基的序列子称为 糖基化位点 。
来源及分子大小 XVIII 型胶原C端非螺旋结构域(184aa) XV型胶原C端非螺旋结构域(180aa) VIII 型胶原C端非螺旋结构域(164aa) IV型胶原α1链NC1区 (180aa) IV型胶原α3链NC1区 (180aa) IV 型胶原α2链NC1 区(227aa)
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（三）胶原的氨基酸组成和空间构象特点
? 多为二聚体形式，也有以多聚体形式存在。
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（一）Fn的分子结构：
由分子量为 25万的单体组成的二聚体。它 的一级结构由 3种不同类型的内在序列同源结 构重复出现而构成。
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（二）Fn的功能
参与许多生理活动，例如：细胞的形态、 增殖、分化及个体发育、生殖、信息传递、凝 血、组织修复等。
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三、层粘连蛋白
每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶 催化完成，糖基必须活化为 UDP 或UDP 的衍生物。
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长萜醇-P-P聚糖的合成
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3型N-聚糖的加工过程
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（五）O-连接糖蛋白
? 定义 糖蛋白糖链与蛋白部分的丝 /苏氨酸残基的
羟基相连，称为 O-连接糖蛋白。
? O-连接寡糖结构 O-连接寡糖有 N-乙酰半乳糖与半乳糖构
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5型胶原蛋白的结构及组织分布
类型
肽链类型
分子形式
成分
组织分布
I
α1(I);α2(I)
[α1(I)]2[α2(I)],羟[赖α氨1酸(I较)]低3,聚 肌腱,骨,皮肤,角
糖少,较纤维较宽 膜,韧带占体内胶
原蛋白总量 90%
Ⅱ
α1( Ⅱ )
[α1Ⅱ()]3
羟赖氨酸较高， 聚糖较多，纤维
较窄
软骨眼玻璃体 ,椎 间盘
（四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送 和分泌中的作用
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
? 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。
? O-GlcNAc 糖基化修饰是通过 O-GlcNAc 糖基转 移酶(O-GlcNAc transferase, OGT) 作用，将βN-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。
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（七）糖组学
糖组(Glycome) 是指一种细胞或一个生 物体中全部聚糖种类。
糖组学 则包括聚糖种类、结构鉴定、糖 基化位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能 等研究。
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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；
? 蛋白质的聚糖也可起屏障作用，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；