聚糖的結(jié)構(gòu)與功能

關(guān)于聚糖的結(jié)構(gòu)與功能第1頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五糖類單糖多糖糖復合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)寡糖概述第2頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五組成復合糖類中的糖組分（除單個糖基外），稱為聚糖（glycan）。糖蛋白和蛋白聚糖都由共價連接的蛋白質(zhì)和聚糖兩部分組成。糖蛋白分子中蛋白質(zhì)重量百分比大于聚糖；而蛋白聚糖中聚糖所占重量在一半以上。第3頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五糖蛋白

Glycoprotein第一節(jié)第4頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五一種或多種糖以共價鍵連接到肽鏈上的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)含量較多，糖所占比例變動大，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的特性。此外，其單糖的種類、組成比和聚糖的結(jié)構(gòu)均存在顯著差異。分布：細胞膜、溶酶體、細胞外液糖蛋白第5頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五葡萄糖(Glc)半乳糖(Gal)甘露糖(Man)巖藻糖(Fuc)糖蛋白聚糖中單糖的種類：N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)N-乙酰神經(jīng)氨酸(NeuAc)第6頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五單糖結(jié)構(gòu)

-D-葡萄糖-D-半乳糖D-甘露糖-L-巖藻糖（glucose,Glc）（galactose,Gal）（mannose,Man）（fucose,Fuc）-D-N-乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine,GlcNAc）-D-N-乙酰半乳糖胺-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸

(N-acetylgalactosamine,(N-acetylglucosamine-UDP,GalNAc）GlcNAc-UDP）第7頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五

糖蛋白糖鏈的N-連接型和O-連接型連接方式N-連接：O-連接：第8頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五一、N-連接型糖蛋白的糖基化位點為Asn-X-Ser/Thr聚糖中的N-乙酰葡糖胺與蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列的天冬酰胺氮以共價鍵連接稱N-連接糖蛋白。定義：第9頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五N-連接型糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三個氨基酸殘基的序列子稱為糖基化位點。糖蛋白分子中聚糖結(jié)構(gòu)的不均一性稱為糖型(glycoform)。N-連接型糖蛋白的糖基化位點第10頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五①高甘露糖型②復雜型③雜合型都有一個五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn二、N-連接型聚糖結(jié)構(gòu)有高甘露糖型、復雜型和雜合型之分第11頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五第12頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五合成含14個糖基的寡糖鏈轉(zhuǎn)移至肽鏈的糖基化位點上進一步在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體進行加工N-連接聚糖的合成——共翻譯過程

細胞定位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體載體：長萜醇（dolichol,dol）過程：酶：糖基轉(zhuǎn)移酶或糖苷酶催化注意：糖基必須活化為UDP或GDP的衍生物三、N-連接型聚糖的合成是以長萜醇作為聚糖載體第13頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五長萜醇-P-P聚糖的合成第14頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五3型N-聚糖的加工過程復雜型第15頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五四、O-連接型聚糖合成不需聚糖載體糖蛋白聚糖中的N-乙酰半乳糖胺與蛋白部分的絲/蘇氨酸殘基的羥基相連，稱為O-連接糖蛋白。定義由N-乙酰半乳糖胺和半乳糖構(gòu)成核心二糖，核心二糖可重復延長及分支，再接上巖藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等單糖。O-連接聚糖結(jié)構(gòu)第16頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五

O-連接聚糖合成特點：先合成多肽鏈，再加工糖鏈不需載體過程：在GalNAc轉(zhuǎn)移酶催化下，將UDP-GalNAc中的GalNAc轉(zhuǎn)移至多肽鏈的絲/蘇氨酸的羥基上，形成O-連接；在相應的糖基轉(zhuǎn)移酶作用下，GalNAc上逐個加上糖基，直至O-連接寡糖鏈形成第17頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五五、蛋白質(zhì)β-N-乙酰葡糖胺的糖基化是可逆的單糖基修飾β-N-乙酰葡糖胺(β-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修飾，主要發(fā)生于膜蛋白和分泌蛋白;通過O-GlcNAc糖基轉(zhuǎn)移酶(O-GlcNActransferase,OGT)作用，將β-N-乙酰葡糖胺以共價鍵方式結(jié)合于蛋白質(zhì)的Ser/Thr殘基上;主要存在于細胞質(zhì)或細胞核中，不在內(nèi)膜（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體）系統(tǒng)中進行第18頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五

O-GlcNAc糖基化蛋白質(zhì)的解離需要特異性的β-N-乙酰葡糖胺酶(O-GlcNAcase)作用，O-GlcNAc糖基化與去糖基化是個動態(tài)可逆的過程。O-GlcNAc糖基化位點常位于蛋白質(zhì)Ser/Thr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。第19頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五六、糖蛋白分子中聚糖影響蛋白質(zhì)的半衰期、結(jié)構(gòu)與功能HMG-CoA還原酶去聚糖后活性降低90%以上；LPL的活性依賴于N-連接型聚糖的核心五糖。（一）聚糖可穩(wěn)固多肽鏈的結(jié)構(gòu)及延長半衰期（二）聚糖參與糖蛋白新生肽鏈的折疊或聚合用DNA定點突變方法去除某一病毒G蛋白的兩個糖基化位點，其鏈內(nèi)二硫鍵錯配成鏈間二硫鍵。第20頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五

（三）聚糖可影響糖蛋白在細胞內(nèi)的靶向運輸溶酶體酶合成后向溶酶體的靶向運輸。（四）聚糖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起到分子識別作用的基礎；受體與配體識別和結(jié)合也需聚糖的參與；ABO血型物質(zhì)是存在于細胞表面糖脂中的聚糖組分；細胞表面糖復合物的聚糖還能介導細胞-細胞的結(jié)合。IgG屬于N-連接型糖蛋白，其聚糖參與結(jié)合其受體和補體。第21頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五第22頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五蛋白聚糖

Proteoglycan第二節(jié)第23頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五蛋白聚糖是一條或多條糖胺聚糖以共價鍵與核心蛋白形成的大分子糖復合物糖占比例大，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。第24頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五蛋白聚糖的結(jié)構(gòu)核心蛋白糖胺聚糖糖胺糖醛酸葡萄糖胺半乳糖胺葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸第25頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五單糖結(jié)構(gòu)-D-葡糖醛酸-L-艾杜糖醛酸（GlcUA）(IdoUA）-D-葡糖胺-D-半乳糖胺（GlcN）（GalNAc）第26頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五一、糖胺聚糖糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）是由己糖胺和己糖醛酸構(gòu)成的重復二糖單位。硫酸軟骨素(chordroitinsulfate)硫酸皮膚素(dermatansulfate)硫酸角質(zhì)素(keratansulfate)透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)肝素(heparin)和硫酸類肝素(heparansulfate)體內(nèi)重要的糖胺聚糖（6種）：第27頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五第28頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五二、核心蛋白核心蛋白（coreprotein）為與糖胺聚糖鏈共價結(jié)合的蛋白質(zhì)。核心蛋白均含有相應的糖胺聚糖取代結(jié)構(gòu)域，一些蛋白聚糖通過這一結(jié)構(gòu)域錨定在細胞表面或細胞外基質(zhì)的大分子中。第29頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五大分子聚集型胞外基質(zhì)蛋白聚糖（如：蛋白聚糖聚合體）小分子富含亮氨酸胞外基質(zhì)蛋白聚糖（如：飾膠蛋白聚糖）跨膜或胞內(nèi)蛋白聚糖（跨膜如：黏結(jié)蛋白聚糖，胞內(nèi)如：絲甘蛋白聚糖）根據(jù)核心蛋白和糖鏈成分的差別，蛋白聚糖分為3類：第30頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五細胞表面的黏結(jié)蛋白聚糖黏結(jié)蛋白聚糖（syndecan-1）為細胞膜表面主要蛋白聚糖成分

第31頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五透明質(zhì)酸連接蛋白核心蛋白硫酸角質(zhì)素硫酸軟骨素蛋白聚糖亞基骨骺軟骨蛋白聚糖聚合物

蛋白聚糖聚合物第32頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五三、蛋白聚糖的合成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成核心蛋白多肽鏈，同時即以O-連接或N-連接的方式進行聚糖加工；在高爾基體內(nèi)進行糖鏈延長或加工修飾；多糖鏈的形成是由單糖逐個加上去的，單糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提供；硫酸由PAPS提供；糖胺的氨基來自于Gln。第33頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五四、蛋白聚糖的功能在基質(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)。這與細胞的粘附、遷移、增殖和分化等有關(guān)。抗凝血(肝素)參與細胞識別結(jié)合與分化(細胞表面的硫酸肝素)維持軟骨機械性能(硫酸軟骨素)等1.構(gòu)成細胞外基質(zhì)——最主要功能2.其它功能第34頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五糖蛋白與蛋白聚糖的區(qū)別

第35頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五第三節(jié)

糖脂

Glycolipid第36頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五糖脂（glycolipid）是糖通過半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。鞘糖脂（sphingolipid）甘油糖脂類固醇衍生糖脂。根據(jù)脂質(zhì)部分不同，糖脂可分為：第37頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五一、鞘糖脂是神經(jīng)酰胺被糖基化的糖苷化合物鞘糖脂是以神經(jīng)酰胺（N-脂酰鞘氨醇）為母體的化合物。其分子中的神經(jīng)酰胺1-位羥基被糖基化。鞘糖脂分子中的單糖主要為：葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰半乳糖胺、巖藻糖和唾液酸第38頁，共42頁，2022年，5月20日，21點1分，星期五（一）腦苷脂(cerebroside)是不含唾液酸的中性鞘糖脂（二）硫苷脂(sulfatide)是指糖基部分被硫酸化的酸性鞘糖脂（三）神經(jīng)節(jié)苷脂(ganglioside)是含唾液酸的酸性鞘糖脂根據(jù)分子中是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂可分為：中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂

第39頁，