1、會計學1聚糖的結構與功能聚糖的結構與功能第1頁/共44頁糖類單糖多糖糖復合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)第2頁/共44頁占重量在一半以上。占重量在一半以上。第3頁/共44頁第一節第4頁/共44頁一種或多種糖以共價鍵連接到肽鏈上的蛋白質一種或多種糖以共價鍵連接到肽鏈上的蛋白質。蛋白質含量較多，糖所占比例變動大，表現蛋白質含量較多，糖所占比例變動大，表現為蛋白質的特性。為蛋白質的特性。分布分布細胞膜、溶酶體、細胞外液細胞膜、溶酶體、細胞外液n糖蛋白糖蛋白第5頁/共44頁蛋白質含量較多；含糖量變

2、動大；聚糖蛋白質含量較多；含糖量變動大；聚糖結構差異顯著。結構差異顯著。組成糖蛋白的分子中聚糖的單糖的種類組成糖蛋白的分子中聚糖的單糖的種類葡萄糖葡萄糖(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)巖藻糖巖藻糖(Fuc)N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(GlcNAc)N-乙酰神經氨酸乙酰神經氨酸(NeuAc)第6頁/共44頁n 糖蛋白糖鏈的糖蛋白糖鏈的N-連接型和連接型和O-連接型連接型 連接方式N-連接：O-連接：第7頁/共44頁一、一、N-N-連接糖蛋白的糖基化位點為連接糖蛋白的糖基化位點為Asn-X-Ser/ThrAsn-X-Ser/Thr糖蛋

3、白的糖鏈與蛋白部分的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鍵連接稱序列的天氡酰胺氮以共價鍵連接稱N- -連接糖蛋白連接糖蛋白。n定義：定義：第8頁/共44頁N-N-連接糖蛋白中連接糖蛋白中Asn-X-Ser/ThrAsn-X-Ser/Thr三個氨三個氨基酸殘基的序列子稱為基酸殘基的序列子稱為糖基化位點糖基化位點。糖蛋白分子中聚糖結構的不均一性稱糖蛋白分子中聚糖結構的不均一性稱為為糖型糖型(glycoform)(glycoform)。第9頁/共44頁二、二、N- -連接聚糖結構有高甘露糖型、連接聚糖結構有高甘露糖型、復雜型和雜合型之分復雜型和雜合型之分 高甘露糖型高甘露

4、糖型復雜性復雜性雜合型雜合型都有一個五糖核心都有一個五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn第10頁/共44頁第11頁/共44頁三、三、N-連接寡糖的合成是以長萜醇作連接寡糖的合成是以長萜醇作為聚糖載體為聚糖載體 N-連接寡糖是在內質網上以長萜醇作為糖鏈連接寡糖是在內質網上以長萜醇作為糖鏈載體，先合成含載體，先合成含14糖基的寡糖鏈，然后轉移至肽糖基的寡糖鏈，然后轉移至肽鏈的糖基化位點上，進一步在內質網和高爾基體鏈的糖基化位點上，進一步在內質網和高爾基體進行加工而成。進行加工而成。 每一步加工都由特異的糖基轉移酶或糖苷酶每一步加工都由特異的糖基轉移酶或糖苷酶催化完成，糖基必須活

5、化為催化完成，糖基必須活化為UDP或或UDP的衍生物的衍生物。第12頁/共44頁長萜醇長萜醇-P-P聚糖的合成聚糖的合成第13頁/共44頁三型三型N-聚糖的加工過程聚糖的加工過程 第14頁/共44頁四、四、O- -連接連接聚糖合成不需聚糖載體聚糖合成不需聚糖載體糖蛋白糖鏈與蛋白部分的絲糖蛋白糖鏈與蛋白部分的絲/ /蘇氨酸殘基蘇氨酸殘基的羥基相連，稱為的羥基相連，稱為O- -連接糖蛋白。連接糖蛋白。 O-O-連接寡糖有連接寡糖有N-N-乙酰半乳糖與半乳糖構乙酰半乳糖與半乳糖構成核心二糖，核心二糖可重復延長及分支，成核心二糖，核心二糖可重復延長及分支，再接上巖藻糖、再接上巖藻糖、N-N-乙酰葡萄糖

6、胺等單糖。乙酰葡萄糖胺等單糖。n定義定義nO- -連接寡糖結構連接寡糖結構第15頁/共44頁 O-連接寡糖在連接寡糖在N-乙酰半乳糖基轉移酶的乙酰半乳糖基轉移酶的作用下，在多肽鏈的絲作用下，在多肽鏈的絲/ /蘇氨酸的羥基上連接蘇氨酸的羥基上連接上上N- -乙酰半乳基，然后逐個加上糖基直至乙酰半乳基，然后逐個加上糖基直至O-連接寡糖鏈的形成。連接寡糖鏈的形成。nO- -連接寡糖合成連接寡糖合成第16頁/共44頁五、蛋白質五、蛋白質-N-乙酰氨基葡萄糖基化是乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的單糖基修飾可逆的單糖基修飾-N- -乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖(-N-acetylglucosamine，O-Gl

7、cNAc)糖基化修飾，主要發生于膜蛋糖基化修飾，主要發生于膜蛋白和分泌蛋白。白和分泌蛋白。O-GlcNAc糖基化修飾是通過糖基化修飾是通過O-GlcNAc糖基糖基轉移酶轉移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，作用，將將-N- -乙酰氨基葡萄糖以共價鍵方式結合于乙酰氨基葡萄糖以共價鍵方式結合于蛋白質的蛋白質的Ser/Thr殘基上殘基上。第17頁/共44頁 O-GlcNAc糖基化蛋白質的解離需要特異性糖基化蛋白質的解離需要特異性的的-N-乙酰氨基葡萄糖酶乙酰氨基葡萄糖酶(O-GlcNAcase)作作用，用，O-GlcNAc糖基化與去糖基化是個動態糖基化與去糖基化是個動態可

8、逆的過程。可逆的過程。 O-GlcNAc糖基化位點常位于蛋白質糖基化位點常位于蛋白質Ser/Thr磷酸化位點處或其鄰近部位。糖磷酸化位點處或其鄰近部位。糖基化后即會影響磷酸化的進行，反之亦然基化后即會影響磷酸化的進行，反之亦然。 第18頁/共44頁 糖蛋白的聚糖通常存在于蛋白質表面環或轉角的序列處糖蛋白的聚糖通常存在于蛋白質表面環或轉角的序列處，并突出于蛋白質的表面。有些糖鏈可能通過限制與它們，并突出于蛋白質的表面。有些糖鏈可能通過限制與它們連接的多肽鏈的構象自由度而起結構性作用。連接的多肽鏈的構象自由度而起結構性作用。O-O-連接型聚連接型聚糖常成簇地分布在蛋白質高度糖基化的區段上，有助于穩

9、糖常成簇地分布在蛋白質高度糖基化的區段上，有助于穩固多肽鏈的結構。一般來說，去除聚糖的糖蛋白，容易受固多肽鏈的結構。一般來說，去除聚糖的糖蛋白，容易受蛋白酶水解，說明聚糖可保護肽鏈，延長半壽期。有些酶蛋白酶水解，說明聚糖可保護肽鏈，延長半壽期。有些酶的活性依賴其聚糖，脂蛋白脂肪酶的活性依賴其聚糖，脂蛋白脂肪酶N-N-連接型聚糖的核心五連接型聚糖的核心五糖為酶活性所必需。糖為酶活性所必需。（一）（一）聚糖可聚糖可 穩固多肽鏈的結構及延長半衰期穩固多肽鏈的結構及延長半衰期第19頁/共44頁（二）糖蛋白聚糖加工可參與新生肽鏈折疊（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的正

10、確參與新生肽鏈的折疊并維持蛋白質的正確的空間構象；的空間構象；糖蛋白的糖基化與肽鏈的折疊及分揀密切糖蛋白的糖基化與肽鏈的折疊及分揀密切相關相關 。 第20頁/共44頁（三）（三）聚糖可影響糖蛋白在細胞內的靶向運輸聚糖可影響糖蛋白在細胞內的靶向運輸糖蛋白的聚糖可影響糖蛋白在細胞內的靶向糖蛋白的聚糖可影響糖蛋白在細胞內的靶向運輸的典型例子是溶酶體酶合成后向溶酶體的靶運輸的典型例子是溶酶體酶合成后向溶酶體的靶向運輸。向運輸。溶酶體酶在內質網合成后，其聚糖末端的甘溶酶體酶在內質網合成后，其聚糖末端的甘露糖在高爾基體被磷酸化成露糖在高爾基體被磷酸化成甘露糖甘露糖-6-6-磷酸磷酸，然后，然后與溶酶體膜上

11、的與溶酶體膜上的甘露糖甘露糖-6-6-磷酸磷酸受體識別、結合，受體識別、結合，定向轉送至溶酶體內。若聚糖鏈末端甘露糖不被定向轉送至溶酶體內。若聚糖鏈末端甘露糖不被磷酸化，那么溶酶體酶只能被分泌至血漿，而溶磷酸化，那么溶酶體酶只能被分泌至血漿，而溶酶體內幾乎沒有酶，可導致疾病產生酶體內幾乎沒有酶，可導致疾病產生。 第21頁/共44頁（四）聚糖（四）聚糖參與分子間的相互識別參與分子間的相互識別聚糖中單糖分子連接的多樣性是聚糖中單糖分子連接的多樣性是聚糖起到聚糖起到分分子識別作用的基礎。子識別作用的基礎。受體與配體識別和結合也需聚糖的參與。受體與配體識別和結合也需聚糖的參與。細胞表面糖復合物的聚糖還

12、能介導細胞細胞表面糖復合物的聚糖還能介導細胞- -細細胞的結合。胞的結合。 第22頁/共44頁第23頁/共44頁第24頁/共44頁組成組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糖醛酸葡糖醛酸艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸第25頁/共44頁一、一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺組成的重復二糖單位胺組成的重復二糖單位糖胺聚糖（糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾稱）曾稱為粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。為粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。 硫酸軟骨素類硫酸軟骨素類(chordroitin sulfates) 硫酸皮膚素硫

13、酸皮膚素(dermatan sulfate) 硫酸角質素硫酸角質素(keratan sulfate) 透明質酸透明質酸(hyaluronic acid) 肝素肝素(heparin)和硫酸類肝素和硫酸類肝素(heparan sulfate) n體內重要的糖胺聚糖（體內重要的糖胺聚糖（6種）：種）：第26頁/共44頁第27頁/共44頁二、核心蛋白二、核心蛋白均含有結合糖胺聚糖均含有結合糖胺聚糖的結構域的結構域 核心蛋白（核心蛋白（core protein）為與糖胺聚糖為與糖胺聚糖鏈共價結合的蛋白質。鏈共價結合的蛋白質。 核心蛋白均含有相應的糖胺聚糖取代結核心蛋白均含有相應的糖胺聚糖取代結構域，一些

14、蛋白聚糖通過這一結構錨定構域，一些蛋白聚糖通過這一結構錨定在細胞表面或細胞外基質的大分子中。在細胞表面或細胞外基質的大分子中。第28頁/共44頁大分子聚集型胞外基質蛋白聚糖大分子聚集型胞外基質蛋白聚糖小分子富含亮氨酸胞外基質蛋白聚小分子富含亮氨酸胞外基質蛋白聚糖糖跨膜胞內蛋白聚糖跨膜胞內蛋白聚糖n按核心蛋白和糖鏈成分的差別，蛋白聚糖分按核心蛋白和糖鏈成分的差別，蛋白聚糖分類：類：第29頁/共44頁透明質酸透明質酸連接蛋白連接蛋白核心蛋白核心蛋白硫酸角質素硫酸角質素硫酸軟骨素硫酸軟骨素糖蛋白亞基糖蛋白亞基骨骺軟骨蛋白聚糖聚合物骨骺軟骨蛋白聚糖聚合物n 蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合物第30頁/共44

15、頁在內質網上合成核心蛋白多肽鏈，同時在在內質網上合成核心蛋白多肽鏈，同時在高爾基體內進行糖鏈延長或加工。高爾基體內進行糖鏈延長或加工。多糖鏈的形成是由單糖逐個加上去的，糖多糖鏈的形成是由單糖逐個加上去的，糖醛酸由醛酸由UDPGA提供；單糖要由提供；單糖要由UDP活化；活化；硫酸由硫酸由PAPS提供；糖胺氨基來自于提供；糖胺氨基來自于Gln。第31頁/共44頁在基質中蛋白聚糖和彈性蛋白、膠原蛋在基質中蛋白聚糖和彈性蛋白、膠原蛋白以特殊方式連接，構成基質的特殊結構。這白以特殊方式連接，構成基質的特殊結構。這與細胞的粘附、遷移、增殖和分化等有關。與細胞的粘附、遷移、增殖和分化等有關。抗凝血（肝素）抗

16、凝血（肝素）參與細胞識別結合與分化（細胞表面的硫酸素參與細胞識別結合與分化（細胞表面的硫酸素）維持軟骨機械性能（硫酸軟骨素）等維持軟骨機械性能（硫酸軟骨素）等 1. 1. 構成細胞外基質構成細胞外基質2. 2. 其它功能其它功能第32頁/共44頁第33頁/共44頁糖脂糖脂（glycolipid）是糖通過是糖通過半縮醛羥基半縮醛羥基以糖苷鍵與脂以糖苷鍵與脂質連接的化合物。質連接的化合物。 鞘糖脂（鞘糖脂（sphingolipid）甘油糖脂甘油糖脂類固醇衍生糖脂。類固醇衍生糖脂。 根據脂質部分不同，糖脂可分為：根據脂質部分不同，糖脂可分為：第34頁/共44頁鞘糖脂分子中的單糖鞘糖脂分子中的單糖主要為：主要為：葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、乙酰葡萄糖胺、N-乙乙酰半乳糖胺、巖藻糖酰半乳糖胺、巖藻糖和唾液酸和唾液酸 第35頁/共44頁根據分子中是否含有唾液酸或硫酸基成根據分子中是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂可分為：分，鞘糖脂可分為：中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂 第36頁/共44頁第37頁/共44頁單半乳糖基二酰甘油單半乳糖基二酰甘油 二半乳糖基二酰甘油二半乳糖基二酰甘油目目 錄錄第38頁/共44頁第四節第四節第39頁/共44頁每一聚糖都有一個獨特