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文檔簡介
1、第二章蛋白質與其它生物分子第二章蛋白質與其它生物分子的相互作用的相互作用 糖蛋白的存在膜蛋白類膜蛋白類 血型抗原血型抗原ABO 免疫球蛋白免疫球蛋白 膜受體膜受體分泌蛋白類分泌蛋白類消化道上皮分泌黏液消化道上皮分泌黏液中有中有頜下腺粘蛋白頜下腺粘蛋白胃粘蛋白胃粘蛋白胞外體液中有胞外體液中有:血清清蛋白血清清蛋白血清粘蛋白血清粘蛋白運鐵蛋白運鐵蛋白血漿銅藍蛋白血漿銅藍蛋白凝血酶原凝血酶原免疫球蛋白免疫球蛋白補體補體 結構蛋白結構蛋白膠原蛋白膠原蛋白層粘蛋白層粘蛋白纖連蛋白纖連蛋白糖蛋白的生物學功能1、參與新生肽的鏈的折疊和締合參與新生肽的鏈的折疊和締合2、參與糖蛋白的分泌和轉運、參與糖蛋白的分泌
2、和轉運3、參與分子識別和細胞識別(如:受體與配、參與分子識別和細胞識別(如:受體與配體、精子與卵子的識別、根瘤菌與豆科植體、精子與卵子的識別、根瘤菌與豆科植物、病原微生物對寄生植物的感染物、病原微生物對寄生植物的感染細胞粘著等)研究糖蛋白的應用 利用外源凝集素作為探針鑒別腫瘤細胞利用外源凝集素作為探針鑒別腫瘤細胞腫瘤細胞需要較低濃度的外源凝集素,比正腫瘤細胞需要較低濃度的外源凝集素,比正常低常低10-20倍倍。(一)組成糖蛋白糖鏈的單糖(一)組成糖蛋白糖鏈的單糖一、糖蛋白的結構一、糖蛋白的結構 常見的單糖及其衍生物常見的單糖及其衍生物 名名 稱稱 英英 文文 名名 縮縮 寫寫 -D- -葡萄糖
3、葡萄糖 -D-glucose ( Glc ) -D- -半乳糖半乳糖 -D-galactose ( Gal ) -D- -甘露糖甘露糖 -D-mannose ( Man ) L- -巖藻糖巖藻糖 L-Fucose ( Fuc )N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 N-acetylglucosamine ( GlcNAc )N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺 N-acetylgalactosamine ( GalNAc )N-乙酰神經氨酸乙酰神經氨酸 N-acetylneuraminic acid ( NeuAc )OONHC=OCH3CH2OH NH CH2-CH C=OO O NHN-C-CH2-CH
4、C=O CH2OH Asn -GlcNAcSer(Thr)O-O-連接寡糖連接寡糖N-N-連接寡糖連接寡糖 -GalNAc(二)糖鏈與蛋白質連接方式及其分類(二)糖鏈與蛋白質連接方式及其分類NHC=OCH3OHN乙酰半乳糖N乙酰葡萄糖N-連接糖蛋白連接糖蛋白(1)糖基化位點)糖基化位點 特異的氨基酸序列(也稱序列子):特異的氨基酸序列(也稱序列子):Asn X - Ser/Thr X 可以是可以是 Pro 以外的任何氨基酸。序以外的任何氨基酸。序列中列中X位氨基酸的性質可能與合成的糖鏈結位氨基酸的性質可能與合成的糖鏈結構有關構有關(2 2)N-N-連接寡糖的基本結構連接寡糖的基本結構 Man
5、Man GlcNAc GlcNAc AsnMan 1,6 1,4 1,3 1,4分型:分型:五糖核心區(qū):五糖核心區(qū):1 1、高甘露糖型:、高甘露糖型:只含有只含有Man和和GlcNAc,而且只有而且只有Man 連接在五糖核心區(qū)上的連接在五糖核心區(qū)上的N-糖鏈。糖鏈。2.、復雜型:、復雜型:除含有除含有Man和和GlcNAc外,還有外,還有Gal、Fuc 和和NeuAc的的N-糖鏈。糖鏈?;窘Y構基本結構是由五糖核是由五糖核 心區(qū)上加一些可變數目的心區(qū)上加一些可變數目的 N-乙酰氨基乳糖,乙酰氨基乳糖, 即即( Gal 14GlcNAc )n所構成的外圍鏈,而所構成的外圍鏈,而 Gal可以連接著
6、可以連接著NeuAc。 核心核心Fuc 指以指以 16 糖苷鍵方式連接在五糖核心糖苷鍵方式連接在五糖核心 區(qū)緊靠肽鏈區(qū)緊靠肽鏈 Asn 殘基的殘基的 GlcNAc上的上的Fuc。平分型平分型 GlcNAc 指在五糖核心區(qū)的指在五糖核心區(qū)的 -Man上以上以 14糖苷鍵連接的糖苷鍵連接的 GlcNAc。3 3、雜合型(也稱混合型):、雜合型(也稱混合型):指既有高甘露糖型結構特指既有高甘露糖型結構特 點,又有復雜型結構特征,即點,又有復雜型結構特征,即N-乙酰氨基乙酰氨基 乳糖重復單位連接在五糖核心區(qū)上的乳糖重復單位連接在五糖核心區(qū)上的N-糖糖 鏈。也可含有平分型鏈。也可含有平分型GlcNAc。
7、(3 3)N-N-連接寡糖的生物合成連接寡糖的生物合成 a a、合成場所:、合成場所:內質網和高爾基體內質網和高爾基體,與肽鏈合成,與肽鏈合成同時進行。同時進行。 b b、糖鏈載體:長萜醇(、糖鏈載體:長萜醇(dolichol, Doldolichol, Dol) CH3 CH3 O OHCH2-C=CH-CH2CH2-CH-CH2-O-P-O-P-O-糖基糖基 O ON(15-19)異戊烯單位異戊烯單位長萜醇長萜醇 c c、糖基供體:、糖基供體: 如:如:UDP-Gal(GlcNAc、GalNAc) GDP-Man(Fuc) Dol-Man(Glc)長萜醇類長萜醇類 d、酶:、酶:各種特異性
8、的糖基轉移酶各種特異性的糖基轉移酶 核苷酸類核苷酸類e、合成的主要過程:、合成的主要過程: (a)長萜醇焦磷酸寡糖()長萜醇焦磷酸寡糖(G-糖)的合成。糖)的合成。(b b)G-G-寡糖轉移到肽鏈糖基化位點上并進一步寡糖轉移到肽鏈糖基化位點上并進一步 加工修飾,形成各型糖鏈。加工修飾,形成各型糖鏈。Man-Man ManMan-Man Man-Man ManGlc-Glc-Glc-pp-DolMan-GlcNAc-GlcNAc- 長萜醇焦磷酸寡糖(長萜醇焦磷酸寡糖(G-G-糖)的合成糖)的合成膜蛋白中的糖膜蛋白中的糖膜膜蛋蛋白白分分子子中中的的糖糖糖鏈的分支結構糖鏈的分支結構糖蛋白中糖鏈的生物
9、學功能1、參與新生肽的折疊與締合、參與新生肽的折疊與締合例:基因定點突變所得去糖基化抗胰蛋白酶不例:基因定點突變所得去糖基化抗胰蛋白酶不能正確折疊。能正確折疊。2、影響糖蛋白的分泌和穩(wěn)定性、影響糖蛋白的分泌和穩(wěn)定性例:去例:去N-糖鏈的免疫球蛋白不能被分泌到胞外糖鏈的免疫球蛋白不能被分泌到胞外3、參與分子識別和細胞識別、參與分子識別和細胞識別例:精卵識別、細胞粘著、淋巴歸巢、血漿老例:精卵識別、細胞粘著、淋巴歸巢、血漿老糖蛋白的清除、抗原抗體的結合、酶底物的糖蛋白的清除、抗原抗體的結合、酶底物的結合、激素與受體的結合等結合、激素與受體的結合等4、維持激素活性維持激素活性例:促卵泡激素、促黃體激
10、素等,其中所含例:促卵泡激素、促黃體激素等,其中所含糖鏈與其生物活性及半衰期有關。糖鏈與其生物活性及半衰期有關。5、維持、維持IgG的活性的活性如如IgG缺失糖鏈,則自身成為成為抗原產生抗缺失糖鏈,則自身成為成為抗原產生抗體,生成免疫復合體,沉積于關節(jié)炎引起體,生成免疫復合體,沉積于關節(jié)炎引起炎癥。炎癥。6、 決定血型決定血型 二、糖蛋白寡糖鏈的功能二、糖蛋白寡糖鏈的功能( (一)寡糖鏈對糖蛋白新生肽鏈的影響一)寡糖鏈對糖蛋白新生肽鏈的影響1 1、參與肽鏈的折疊和亞基聚合,保障正確構象的形、參與肽鏈的折疊和亞基聚合,保障正確構象的形 成。成。如:如:運鐵蛋白受體(運鐵蛋白受體(Asn 251、
11、317 和和 727) Asn-727為高露糖型為高露糖型N-連接糖鏈,與折疊和運連接糖鏈,與折疊和運 輸關系密切。輸關系密切。 Asn-251為三天線復雜型為三天線復雜型N-連接糖鏈,與二聚連接糖鏈,與二聚體形成相關。體形成相關。2 2、引導糖蛋白在體內的分揀和、引導糖蛋白在體內的分揀和運運送送( (二)寡糖鏈對糖蛋白生物活性的影響二)寡糖鏈對糖蛋白生物活性的影響 1 1、保護肽鏈不易被酶水解,延長其半衰期。、保護肽鏈不易被酶水解,延長其半衰期。 2 2、影響酶(蛋白質)的生物活性、影響酶(蛋白質)的生物活性。 如:如: a a、HMGCoAHMGCoA還原酶去糖鏈后,活性下降還原酶去糖鏈后
12、,活性下降90%90%。 b b、脂蛋白脂酶的、脂蛋白脂酶的N-N-糖鏈的五糖核心是活性糖鏈的五糖核心是活性 必需的。必需的。 (三)寡糖鏈與分子識別作用(三)寡糖鏈與分子識別作用 1、精、精-卵細胞的結合:卵細胞的結合: 精子頭部的精子蛋白識別卵細胞表面透明帶中精子頭部的精子蛋白識別卵細胞表面透明帶中 ZP-3 糖蛋白的糖蛋白的 O-連接糖鏈,產生頂體反應。連接糖鏈,產生頂體反應。 2、激素受體、激素受體-配體的結合:配體的結合: 3、細胞粘附作用:參與細胞粘附的分子大多是、細胞粘附作用:參與細胞粘附的分子大多是N-糖糖 鏈的糖蛋白。鏈的糖蛋白。 如整合蛋白(如整合蛋白(integrin)可
13、與纖連蛋白()可與纖連蛋白(Fibronectin,Fn)結合,但必須依賴其完整的)結合,但必須依賴其完整的N-糖鏈;去除糖鏈;去除或改變或改變糖鏈。糖鏈。均可降低其與均可降低其與Fn 的識別和結合能力。的識別和結合能力。 4、血型與血型物質;、血型與血型物質;ABO血型的抗原系統(tǒng)血型的抗原系統(tǒng) 抗原抗原 糖鏈非還原末端結構糖鏈非還原末端結構 A GalNAc 1,3( Fuc 1,2 )Gal 1,3 GlcNAc- B Gal 1,3( Fuc 1,2 )Gal 1,3 GlcNAc- H Fuc 1,2 Gal 1,3 GlcNAc- 血管內皮細胞白細胞黏附分子,后改稱血管內皮細胞白細胞
14、黏附分子,后改稱E E選擇蛋白(選擇蛋白(E Eselectinselectin),能識別白細胞),能識別白細胞表面的表面的SLexSLex( (一種血型抗原)四聚糖。一種血型抗原)四聚糖。 當組織受損或感染時,白細胞黏附于內皮當組織受損或感染時,白細胞黏附于內皮細胞,沿血管壁滾動并穿過管壁進入受損細胞,沿血管壁滾動并穿過管壁進入受損組織,殺滅入侵病原物,但過多的白細胞組織,殺滅入侵病原物,但過多的白細胞聚集,則會引起炎癥及類風濕等自身免疫聚集,則會引起炎癥及類風濕等自身免疫疾病。疾病。 美籍華裔科學家王啟輝首先用酶法合成美籍華裔科學家王啟輝首先用酶法合成了了SLexSLex,當時該四糖的推算
15、價格為,當時該四糖的推算價格為2020億億美元美元/ /千克,經他合成后,價格降低了千克,經他合成后,價格降低了3 34 4個數量級,并已由個數量級,并已由CytelCytel公司生產。公司生產。 GlycomedGlycomed公司則從中藥甘草中,找到了公司則從中藥甘草中,找到了SLexSLex的類似物甘草素,可用于封閉血管的類似物甘草素,可用于封閉血管內皮細胞表面的內皮細胞表面的E E選擇蛋白,從而達到抗選擇蛋白,從而達到抗炎的目的。炎的目的。蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycans(proteoglycans) ) 由糖胺聚糖于蛋白質共價連接形成由糖胺聚糖于蛋白質共價連接形成 糖胺聚
16、糖是由己糖醛酸、己糖胺二糖單位糖胺聚糖是由己糖醛酸、己糖胺二糖單位重復構成重復構成 蛋白聚糖的功能:維持皮膚、關節(jié)、軟骨蛋白聚糖的功能:維持皮膚、關節(jié)、軟骨等結締組織形態(tài)和功能。等結締組織形態(tài)和功能。 糖胺聚糖,又稱為糖胺多糖、粘多糖糖胺聚糖,又稱為糖胺多糖、粘多糖 、氨、氨基多糖、酸性糖胺聚糖等。糖胺聚糖通過共基多糖、酸性糖胺聚糖等。糖胺聚糖通過共價鍵與蛋白質相連接構成蛋白聚糖價鍵與蛋白質相連接構成蛋白聚糖 其代表性物質有透明質酸、軟骨素其代表性物質有透明質酸、軟骨素4-4-或或6-6-硫硫酸酸 、硫酸皮膚素、硫酸角質素、硫酸皮膚素、硫酸角質素 、肝素及硫、肝素及硫酸乙酰肝素等。酸乙酰肝素等
17、。粘粘多多糖糖的的結結構構硫酸軟骨素硫酸角質素透明質酸細胞壁多糖細胞壁多糖細胞壁多糖細胞壁多糖五甘氨酸橋胞壁酸N乙酰葡糖胺細胞細胞壁多壁多糖與糖與蛋白蛋白的連的連接接透明質素硫酸角質素硫酸軟骨素透明質酸透明質酸(hyaluronic(hyaluronic acid) acid) 透明質酸是糖胺聚糖中結構最簡單的一種,它透明質酸是糖胺聚糖中結構最簡單的一種,它的結構中含有重復的二糖結構單位如下:的結構中含有重復的二糖結構單位如下:軟骨素軟骨素4-4-或或6-6-硫酸硫酸(chondroitin(chondroitin 4-or 4-or 6-sulfate)6-sulfate) 硫酸皮膚素硫酸皮
18、膚素(dermatan(dermatan sulfate)sulfate) 硫酸皮膚素最初是從豬皮中分離出來,后發(fā)現它存硫酸皮膚素最初是從豬皮中分離出來,后發(fā)現它存在于許多動物組織,如豬胃粘膜、臍帶、肌腱、脾、在于許多動物組織,如豬胃粘膜、臍帶、肌腱、脾、腦、心瓣膜、鞏膜、腸粘膜、關節(jié)囊、纖維性軟骨腦、心瓣膜、鞏膜、腸粘膜、關節(jié)囊、纖維性軟骨等中。等中。 它的結構與性質都與硫酸軟骨素的相似,其二精單它的結構與性質都與硫酸軟骨素的相似,其二精單位結構如下:位結構如下: 硫酸角質素硫酸角質素(keratan (keratan suIfatesuIfate) ) 首先從角膜的蛋白水解液中分離出來,后證首先從角膜的蛋白水解液中分離出來,后證明它也存在于人的主動脈和人、牛的髓核中。明它也存在于人的主動脈和人、牛的髓核中。嬰兒幾乎不合硫酸角質索,隨著年齡的增大嬰兒幾乎不合硫酸角質索,隨著年齡的增大逐漸增加,直到逐漸增加,直到20203030歲時,它的含量約占歲時,它的含量約占肋軟骨中粘多糖總量的肋軟骨中粘多糖總量的50%50%。 硫酸角質素的重復二糖單位結構如下硫酸角質素的重復二糖單位結構如下: 肝素肝素(heparin)(heparin) 肝中肝素含量最為豐富,因此得名。實際上,它廣肝中肝素含量最為豐富,因此得名。實際上,它廣泛分布于哺乳動物組織和體液中
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