蛋白質(zhì)糖基化類型與點(diǎn)

1、.1.2 蛋白質(zhì)糖基化類型與特點(diǎn)蛋白質(zhì)的糖基化是一種最常見的蛋白翻譯后修飾, 是在糖基轉(zhuǎn)移酶作用下將糖類轉(zhuǎn)移至蛋白質(zhì) , 和蛋白質(zhì)上特殊的氨基酸殘基形成糖苷鍵的過程 。研究表明 ,70%人類蛋白包含一個或多個糖鏈 ,1%的人類基因組參與了糖鏈的合成和修飾。哺乳動物中蛋白質(zhì)的糖基化類型可分為三種:N- 糖基化、 0- 糖基化和 GPI 糖基磷脂酰肌醇錨。大多數(shù)糖蛋白質(zhì)只含有一種糖基化類型, 但是有些蛋白多肽同時連有 N-糖鏈、 O-糖鏈或糖氨聚糖。(l) N- 糖基化 : 糖鏈通過與蛋白質(zhì)的天冬氨酸的自由 NH2 基共價連接 , 將這種糖基化稱為 N-糖基化。 N-連接的糖鏈合成起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng) (

2、ER), 完成于高爾基體。N-糖鏈合成的第一步是將一個 14 糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽鏈的特征序列為 Asn-X-Ser/Thr(X 代表任何一種氨基酸 ) 的天冬酰胺 上, 天冬酰胺作為糖鏈?zhǔn)荏w。核心寡聚糖是由兩分子 N-乙酰葡萄糖胺、九分子甘露糖和三分子葡萄糖依次組成 , 第一位 N-乙酰葡萄糖胺與 ER雙脂層膜上的磷酸多萜醇的磷酸基結(jié)合 , 當(dāng) ER膜上有新多肽合成時 , 整個糖鏈一起轉(zhuǎn)移。 寡聚糖轉(zhuǎn)移到新生肽以后 , 在 ER 中進(jìn)一步加工 , 依次切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。 在 ER形成的糖蛋白具有相似的糖鏈 , 由 Cis 面進(jìn)入高爾基體后 , 在各膜囊之間的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中

3、 , 原來糖鏈上的大部分甘露糖被切除 , 但又由多種糖基轉(zhuǎn)移酶依次加上了不同類型的糖分子 , 形成了結(jié)構(gòu)各異的寡糖鏈。 血漿等體液中蛋白質(zhì)多發(fā)生 N-糖基化 , 因此 N-糖蛋白又稱為血漿型糖蛋白。(2) O- 糖基化 : 糖鏈與蛋白質(zhì)的 絲氨酸或蘇氨酸 的自由 OH 基共價連接。 0-糖基化位點(diǎn)沒有保守序列 , 糖鏈也沒有固定的核心結(jié)構(gòu) , 組成既可是一個單糖 , 也可以是巨大的磺酸化多糖 , 因此與糖基化相比 ,0- 糖基化分析會更加復(fù)雜。 0- 連接的糖基化在高爾基體中進(jìn)行 , 通常第一個連接上去的糖單元是 N-乙酰半乳糖 , 連接的部位為 Ser、 Thr 或 Hyp 的羥基 , 然后

4、逐次將糖殘基轉(zhuǎn)移上去形成寡糖鏈 , 糖1 / 3.的供體同樣為核苷糖, 如 UDP-半乳糖。 O-糖蛋白主要存在于黏液和免疫球蛋白等。(3) GPI 糖基磷脂酰肌醇錨 : 是蛋白與細(xì)胞膜結(jié)合的唯一方式 , 不同于一般的脂類修飾成分 , 其結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。許多的受體、分化抗原以及具有一些生物活性的蛋白都被證實(shí)通過 GPI 結(jié)構(gòu)與細(xì)胞膜結(jié)合。 GPI 的核心結(jié)構(gòu)由乙醇胺磷酸鹽、三個甘露糖苷、葡糖胺以及纖維醇磷脂組成。 GPI 錨定蛋白的 C 末端是通過乙醇胺磷酸鹽橋接于核心聚糖上 , 該結(jié)構(gòu)高度保守 , 另有一個磷脂結(jié)構(gòu)將 GPI 錨連接在細(xì)胞膜上。核心聚糖可以被多種側(cè)鏈所修飾 , 比如乙醇胺錨酸鹽

5、基團(tuán) , 甘露糖 ,半乳糖 , 唾液酸或者其他糖基。糖基化的結(jié)果使不同的蛋白質(zhì)打上不同的標(biāo)記 , 改變多肽的構(gòu)象 , 增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。糖蛋白的空間結(jié)構(gòu)決定了它可以和那一種 糖基轉(zhuǎn)移酶 結(jié)合 , 發(fā)生特定的糖基化修飾。在參與糖基化形成的過程中 , 糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶 扮演了重要的角色。表 1-1 顯示了血清蛋白上 N-糖鏈合成中重要的糖基轉(zhuǎn)移酶。糖基轉(zhuǎn)移酶是一類負(fù)責(zé)合成 二糖、寡聚糖和多聚糖的酶 。它們催化核苷酸糖 ( 糖基供體 ) 上的單糖基團(tuán) 轉(zhuǎn)移到 糖基受體分子上形成糖苷鍵。 目前己對 多種糖基轉(zhuǎn)移酶 的結(jié)構(gòu)以及編碼它們的基因研究清楚 , 并認(rèn)為糖鏈的合成沒有特定的模板 , 而是通過糖

6、基轉(zhuǎn)移酶將糖基由其供體轉(zhuǎn)移到受體上。盡管如此 , 糖基轉(zhuǎn)移酶具有嚴(yán)格的底物和受體專一性 , 如 a1,6 巖藻糖轉(zhuǎn)移酶 (Fut8) 只催化二磷酸鳥苷 - 巖藻糖，將 L- 巖藻糖殘基轉(zhuǎn)移至 N-糖鏈五糖核心的第一個 N-乙酷葡糖胺上形成 a-1,6 糖苷鍵。一個寡糖結(jié)構(gòu)可以被一個或幾個糖基轉(zhuǎn)移酶識別 , 不同比例的糖基轉(zhuǎn)移酶競爭的結(jié)果就形成不同的糖苷鍵。 糖苷酶是作用于各種糖苷或寡糖使其糖苷鍵水解的酶的總稱 , 又稱糖苷水解酶。糖苷酶一般對糖殘基的特異性比對糖苷配基的特異性強(qiáng) , 所以有許多仍未能確定其“真正的天然底物”到底是什么。表 1-1 血清蛋白 N-糖鏈合成重要糖基轉(zhuǎn)移酶Table

7、1-1 Glycosyltransferasesthat are importantin the modificationof N-glycans on serum proteins糖基轉(zhuǎn)移酶底物專一性巖藻糖基轉(zhuǎn)移al,2- 巖藻糖基轉(zhuǎn)移al,2 連接到 N- 或 0-糖鏈末端 Gal 殘基酶酶al,3/4- 巖藻糖基轉(zhuǎn)A1,3 或 a1,4 連接到 GlcNAc-Gal 結(jié)構(gòu) GlcNAc移酶2 / 3.al,6- 巖藻糖基轉(zhuǎn)移al,6 連接到 N- 糖鏈核心結(jié)構(gòu)第一位GlcNAc酶N-乙酰葡糖氨N-乙酰葡糖氨基轉(zhuǎn)催化 GlcNAc 通過 l-4 連鍵加到 N- 糖鏈核心 -甘露基轉(zhuǎn)移酶移酶糖上N-乙酰葡糖氨基轉(zhuǎn)催化在 N- 糖鏈的三甘露糖核心的al-3 連接甘露糖上移酶 IV形成 GlcNAc- l-4 分支N-乙酰葡糖氨基轉(zhuǎn)催化在 N- 糖鏈的三甘露糖核心的al-6 連接甘露糖上移酶 V