1、糖蛋白、蛋白聚糖和細(xì)胞外基質(zhì)Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix,第19章,糖類(lèi),單糖,多糖,糖復(fù)合物(glycoconjugates,糖蛋白(glycoprotein,蛋白聚糖(proteoglycan,糖脂(glycolipids,糖蛋白Glycoprotein,第一節(jié),一種或多種糖以共價(jià)鍵連接到肽鏈上的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)含量較多，糖所占比例變動(dòng)大，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的特性,分布細(xì)胞膜、溶酶體、細(xì)胞外液,糖蛋白,葡萄糖(Glu) 半乳糖(Gal) 甘露糖(Man) N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) 巖藻糖(Fuc) N-乙酰葡萄糖胺(

2、GlcNAc) N-乙酰神經(jīng)氨酸(NeuAc,一）糖蛋白聚糖分為N-連接和O-連接型兩種,一、糖蛋白糖鏈的結(jié)構(gòu),聚糖中單糖的種類(lèi),糖蛋白糖鏈的N-連接型和O-連接型,連接方式,二）N-連接糖蛋白的糖基化位點(diǎn)為Asn-X-Ser/Thr,糖蛋白的糖鏈與蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共價(jià)鍵連接稱(chēng)N-連接糖蛋白,定義,N-連接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三個(gè)氨基酸殘基的序列子稱(chēng)為糖基化位點(diǎn),糖蛋白分子中聚糖結(jié)構(gòu)的不均一性稱(chēng)為糖型(glycoform,三）N-連接聚糖可分為3型,四）N-連接寡糖的合成是以長(zhǎng)萜醇作為聚糖載體,N-連接寡糖是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上以長(zhǎng)萜醇作為糖鏈載體，先合成含1

3、4糖基的寡糖鏈，然后轉(zhuǎn)移至肽鏈的糖基化位點(diǎn)上，進(jìn)一步在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體進(jìn)行加工而成。 每一步加工都由特異的糖基轉(zhuǎn)移酶或糖苷酶催化完成，糖基必須活化為UDP或UDP的衍生物,長(zhǎng)萜醇-P-P聚糖的合成,3型N-聚糖的加工過(guò)程,五）O-連接糖蛋白,糖蛋白糖鏈與蛋白部分的絲/蘇氨酸殘基的羥基相連，稱(chēng)為O-連接糖蛋白,O-連接寡糖有N-乙酰半乳糖與半乳糖構(gòu)成核心二糖，核心二糖可重復(fù)延長(zhǎng)及分支，再接上巖藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等單糖,定義,O-連接寡糖結(jié)構(gòu),O-連接寡糖在N-乙酰半乳糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，在多肽鏈的絲/蘇氨酸的羥基上連接上N-乙酰半乳基，然后逐個(gè)加上糖基直至O-連接寡糖鏈的形成,O-連接寡糖合

4、成,六）蛋白質(zhì)-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的單糖基修飾,N-乙酰氨基葡萄糖(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修飾，主要發(fā)生于膜蛋白和分泌蛋白,O-GlcNAc糖基化修飾是通過(guò)O-GlcNAc糖基轉(zhuǎn)移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，將-N-乙酰氨基葡萄糖以共價(jià)鍵方式結(jié)合于蛋白質(zhì)的Ser/Thr殘基上,O-GlcNAc糖基化蛋白質(zhì)的解離需要特異性的-N-乙酰氨基葡萄糖酶(O-GlcNAcase)作用，O-GlcNAc糖基化與去糖基化是個(gè)動(dòng)態(tài)可逆的過(guò)程,O-GlcNAc糖基化位點(diǎn)常位于蛋白質(zhì)Ser/Thr磷酸化位點(diǎn)處或其鄰近部位。糖基

5、化后即會(huì)影響磷酸化的進(jìn)行，反之亦然,七）糖組學(xué),糖組學(xué)則包括聚糖種類(lèi)、結(jié)構(gòu)鑒定、糖基化位點(diǎn)分析、蛋白質(zhì)糖基化的機(jī)制和功能等研究,糖組(Glycome)是指一種細(xì)胞或一個(gè)生物體中全部聚糖種類(lèi),二、糖蛋白分子中聚糖的功能,保護(hù)糖蛋白不受蛋白酶的水解，延長(zhǎng)其半衰期； 蛋白質(zhì)的聚糖也可起屏障作用，影響糖蛋白的作用； 聚糖還可以避免蛋白質(zhì)中抗原決定簇被免疫系統(tǒng)識(shí)別而產(chǎn)生抗體,一）聚糖可影響糖蛋白生物活性,二）糖蛋白聚糖加工可參與新生肽鏈折疊,參與新生肽鏈的折疊并維持蛋白質(zhì)的正確的空間構(gòu)象； 糖蛋白的糖基化與肽鏈的折疊及分揀密切相關(guān),三）糖蛋白聚糖可參與維系亞基聚合,具有功能的糖蛋白的二聚體，往往依靠糖-

6、蛋白或糖-糖相互作用維系亞基的聚合和構(gòu)象,四）聚糖對(duì)蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分揀、投送和分泌中的作用,有些蛋白質(zhì)的投送信號(hào)存在于肽鏈內(nèi)，但有些是與其糖鏈有關(guān),五）糖蛋白聚糖具有分子間的識(shí)別作用,聚糖中單糖分子連接的多樣性是聚糖起到分子識(shí)別作用的基礎(chǔ)。 受體與配體識(shí)別和結(jié)合也需聚糖的參與。 細(xì)胞表面糖復(fù)合物的聚糖還能介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞的結(jié)合,蛋白聚糖Proteoglycan,第二節(jié),蛋白聚糖是一條或多條糖胺聚糖以共價(jià)鍵與核心蛋白形成的大分子糖復(fù)合物化合物,糖占比例大，約一半以上，具有多糖性質(zhì),分布于軟骨、結(jié)締組織、角膜基質(zhì)、關(guān)節(jié)滑液、粘液、眼玻璃體等組織,蛋白聚糖的結(jié)構(gòu),一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺組成

7、的重復(fù)二糖單位,糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾稱(chēng)為粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等,硫酸軟骨素類(lèi)(chordroitin sulfates) 硫酸皮膚素(dermatan sulfate) 硫酸角質(zhì)素(keratan sulfate) 透明質(zhì)酸(hyaluronic acid) 肝素(heparin)和硫酸類(lèi)肝素(heparan sulfate,體內(nèi)重要的糖胺聚糖（6種,二、核心蛋白均含有結(jié)合糖胺聚糖的結(jié)構(gòu)域,核心蛋白（core protein）為與糖胺聚糖鏈共價(jià)結(jié)合的蛋白質(zhì),核心蛋白均含有相應(yīng)的糖胺聚糖取代結(jié)構(gòu)域，一些蛋白聚糖通過(guò)這一結(jié)構(gòu)錨定在細(xì)胞表面或細(xì)胞外基質(zhì)的大

8、分子中,大分子聚集型胞外基質(zhì)蛋白聚糖 小分子富含亮氨酸胞外基質(zhì)蛋白聚糖 跨膜胞內(nèi)蛋白聚糖,按核心蛋白和糖鏈成分的差別，蛋白聚糖分類(lèi),蛋白聚糖聚合物,三、核心蛋白逐一加上糖基而形成蛋白聚糖,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成核心蛋白多肽鏈，同時(shí)在高爾基體內(nèi)進(jìn)行糖鏈延長(zhǎng)或加工,多糖鏈的形成是由單糖逐個(gè)加上去的，糖醛酸由UDPGA提供；單糖要由UDP活化；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基來(lái)自于Gln,四、蛋白聚糖是細(xì)胞間基質(zhì)重要成分,在基質(zhì)中蛋白聚糖和彈性蛋白、膠原蛋白以特殊方式連接，構(gòu)成基質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)。這與細(xì)胞的粘附、遷移、增殖和分化等有關(guān),抗凝血（肝素） 參與細(xì)胞識(shí)別結(jié)合與分化（細(xì)胞表面的硫酸素） 維持軟骨機(jī)械性能（硫

9、酸軟骨素）等,1. 構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì),2. 其它功能,每一聚糖都有一個(gè)獨(dú)特的能被蛋白質(zhì)閱讀，并與蛋白質(zhì)相結(jié)合的三維空間構(gòu)象，即糖密碼(sugar code,聚糖作為信息分子作用,特異的聚糖結(jié)構(gòu)被細(xì)胞用來(lái)編碼若干重要信息，諸如糖蛋白的胞內(nèi)定向轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞與細(xì)胞的相互作用、組織與器官發(fā)育以及細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等,細(xì)胞外基質(zhì)Extracellular Matrix, ECM,第三節(jié),細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrixc，ECM,分布在各組織細(xì)胞和細(xì)胞間的胞間隙或胞間膜,細(xì)胞外由纖維狀膠原、透明質(zhì)酸、蛋白聚糖和糖蛋白以不同比例組成的細(xì)胞間質(zhì),結(jié)構(gòu)蛋白，如：膠原 (collagen) 專(zhuān)一蛋白

10、，如：纖連蛋白 (fibronectin, Fn)、層粘蛋白 (laminin, Ln) 蛋白聚糖,ECM的主要成分,一、膠原,膠原(collagen)是結(jié)締組織的主要蛋白質(zhì)成分。主要由結(jié)締組織成纖維細(xì)胞所分泌，某些上皮細(xì)胞也能分泌的某些類(lèi)型的膠原蛋白,分布于骨、皮膚、血管壁、肌腱、韌帶、肌肉、軟骨、角膜等,起支架、維持組織構(gòu)型、機(jī)體運(yùn)動(dòng)等多項(xiàng)作用,一）膠原的分子組成和分型,膠原經(jīng)超速離心后可分得3個(gè)組分，即、，其中和組分分別是組分的二聚體和三聚體。組分又分為1, 2, 3和4，它們?cè)诎被峤M成上有所不同，但肽鏈長(zhǎng)度近似,5型膠原蛋白的結(jié)構(gòu)及組織分布,二）膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域與內(nèi)皮抑素,X

11、VIII型膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列含有內(nèi)皮抑素(endostatin)的全部序列 ，推測(cè)組織中的XVIII膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域受蛋白酶水解，產(chǎn)生內(nèi)皮抑素，發(fā)揮抑制內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)作用,不同膠原蛋白C端非螺旋結(jié)構(gòu)域能產(chǎn)生不同內(nèi)源性血管生成抑制劑，它們都有顯著的抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)和遷移、抑制腫瘤細(xì)胞增殖和遷移等作用,內(nèi)源性血管生成抑制劑種類(lèi)和來(lái)源,膠原蛋白由3條肽鏈以右手螺旋形成棒狀結(jié)構(gòu),富含甘氨酸（占1/3）和脯氨酸（占1/4），特含有羥賴(lài)氨酸和羥脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨酸，甚少酪氨酸,三）膠原的氨基酸組成和空間構(gòu)象特點(diǎn),四）膠原微纖維(collagen fibril,若干具有三股

12、螺旋結(jié)構(gòu)的型原膠原分子通過(guò)側(cè)向排列，聚集成直徑為50200nm的微纖維,原膠原分子側(cè)向共價(jià)連接的醛醇交聯(lián)反應(yīng),賴(lài)氨酸氧化酶,賴(lài)氨酸,賴(lài)氨酸,醛衍生物,醛衍生物,醛醇縮合,去H2O,二、纖連蛋白,纖連蛋白(fibronectin, Fn)是廣泛存在于細(xì)胞外基質(zhì)、基底膜和各種體液（血漿、組織間液、淋巴液、關(guān)節(jié)腔滑液、羊水）中的一種多功能糖蛋白,多為二聚體形式，也有以多聚體形式存在,由分子量為25萬(wàn)的單體組成的二聚體。它的一級(jí)結(jié)構(gòu)由3種不同類(lèi)型的內(nèi)在序列同源結(jié)構(gòu)重復(fù)出現(xiàn)而構(gòu)成,一）Fn的分子結(jié)構(gòu),參與許多生理活動(dòng)，例如：細(xì)胞的形態(tài)、增殖、分化及個(gè)體發(fā)育、生殖、信息傳遞、凝血、組織修復(fù)等,二）Fn的功能,層粘連蛋白(laminin,