1、会计学1聚糖的结构与功能聚糖的结构与功能第1页/共44页糖类单糖多糖糖复合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)第2页/共44页占重量在一半以上。占重量在一半以上。第3页/共44页第一节第4页/共44页一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质。蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。为蛋白质的特性。分布分布细胞膜、溶酶体、细胞外液细胞膜、溶酶体、细胞外液n糖蛋白糖蛋白第5页/共44页蛋白质含量较多；含糖量变
2、动大；聚糖蛋白质含量较多；含糖量变动大；聚糖结构差异显著。结构差异显著。组成糖蛋白的分子中聚糖的单糖的种类组成糖蛋白的分子中聚糖的单糖的种类葡萄糖葡萄糖(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)岩藻糖岩藻糖(Fuc)N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸(NeuAc)第6页/共44页n 糖蛋白糖链的糖蛋白糖链的N-连接型和连接型和O-连接型连接型 连接方式N-连接：O-连接：第7页/共44页一、一、N-N-连接糖蛋白的糖基化位点为连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/ThrAsn-X-Ser/Thr糖蛋
3、白的糖链与蛋白部分的糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共价键连接称序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白连接糖蛋白。n定义：定义：第8页/共44页N-N-连接糖蛋白中连接糖蛋白中Asn-X-Ser/ThrAsn-X-Ser/Thr三个氨三个氨基酸残基的序列子称为基酸残基的序列子称为糖基化位点糖基化位点。糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为为糖型糖型(glycoform)(glycoform)。第9页/共44页二、二、N-连接聚糖结构有高甘露糖型、连接聚糖结构有高甘露糖型、复杂型和杂合型之分复杂型和杂合型之分 高甘露糖型高甘露糖型复杂
4、性复杂性杂合型杂合型都有一个五糖核心都有一个五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn第10页/共44页第11页/共44页三、三、N-连接寡糖的合成是以长萜醇作连接寡糖的合成是以长萜醇作为聚糖载体为聚糖载体 N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链载体，先合成含载体，先合成含14糖基的寡糖链，然后转移至肽糖基的寡糖链，然后转移至肽链的糖基化位点上，进一步在内质网和高尔基体链的糖基化位点上，进一步在内质网和高尔基体进行加工而成。进行加工而成。每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶催化完成，糖基必须活化为催化完
5、成，糖基必须活化为UDP或或UDP的衍生物的衍生物。第12页/共44页长萜醇长萜醇-P-P聚糖的合成聚糖的合成第13页/共44页三型三型N-聚糖的加工过程聚糖的加工过程 第14页/共44页四、四、O-连接连接聚糖合成不需聚糖载体聚糖合成不需聚糖载体糖蛋白糖链与蛋白部分的丝糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基苏氨酸残基的羟基相连，称为的羟基相连，称为O-连接糖蛋白。连接糖蛋白。O-O-连接寡糖有连接寡糖有N-N-乙酰半乳糖与半乳糖构乙酰半乳糖与半乳糖构成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接上岩藻糖、再接上岩藻糖、N-N-乙酰葡萄糖胺等单糖。乙酰葡萄糖胺等
6、单糖。n定义定义nO-连接寡糖结构连接寡糖结构第15页/共44页 O-连接寡糖在连接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的乙酰半乳糖基转移酶的作用下，在多肽链的丝作用下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接苏氨酸的羟基上连接上上N-乙酰半乳基，然后逐个加上糖基直至乙酰半乳基，然后逐个加上糖基直至O-连接寡糖链的形成。连接寡糖链的形成。nO-连接寡糖合成连接寡糖合成第16页/共44页五、蛋白质五、蛋白质-N-乙酰氨基葡萄糖基化是乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的单糖基修饰可逆的单糖基修饰-N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白糖基化
7、修饰，主要发生于膜蛋白和分泌蛋白。和分泌蛋白。O-GlcNAc糖基化修饰是通过糖基化修饰是通过O-GlcNAc糖基糖基转移酶转移酶(O-GlcNAc transferase,OGT)作用，作用，将将-N-乙酰氨基葡萄糖以共价键方式结合于乙酰氨基葡萄糖以共价键方式结合于蛋白质的蛋白质的Ser/Thr残基上残基上。第17页/共44页 O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性糖基化蛋白质的解离需要特异性的的-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糖基化与去糖基化是个动态糖基化与去糖基化是个动态可逆的过程。可逆的过程。O-GlcNAc糖基化位点常
8、位于蛋白质糖基化位点常位于蛋白质Ser/Thr磷酸化位点处或其邻近部位。糖磷酸化位点处或其邻近部位。糖基化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。基化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。第18页/共44页 糖蛋白的聚糖通常存在于蛋白质表面环或转角的序列处，糖蛋白的聚糖通常存在于蛋白质表面环或转角的序列处，并突出于蛋白质的表面。有些糖链可能通过限制与它们连并突出于蛋白质的表面。有些糖链可能通过限制与它们连接的多肽链的构象自由度而起结构性作用。接的多肽链的构象自由度而起结构性作用。O-O-连接型聚糖连接型聚糖常成簇地分布在蛋白质高度糖基化的区段上，有助于稳固常成簇地分布在蛋白质高度糖基化的区段上，有助于稳
9、固多肽链的结构。一般来说，去除聚糖的糖蛋白，容易受蛋多肽链的结构。一般来说，去除聚糖的糖蛋白，容易受蛋白酶水解，说明聚糖可保护肽链，延长半寿期。有些酶的白酶水解，说明聚糖可保护肽链，延长半寿期。有些酶的活性依赖其聚糖，脂蛋白脂肪酶活性依赖其聚糖，脂蛋白脂肪酶N-N-连接型聚糖的核心五糖连接型聚糖的核心五糖为酶活性所必需。为酶活性所必需。（一）（一）聚糖可聚糖可 稳固多肽链的结构及延长半衰期稳固多肽链的结构及延长半衰期第19页/共44页（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确的空间构象；的
10、空间构象；糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切相关相关 。第20页/共44页（三）（三）聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向运输聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向运输糖蛋白的聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向糖蛋白的聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向运输的典型例子是溶酶体酶合成后向溶酶体的靶运输的典型例子是溶酶体酶合成后向溶酶体的靶向运输。向运输。溶酶体酶在内质网合成后，其聚糖末端的甘溶酶体酶在内质网合成后，其聚糖末端的甘露糖在高尔基体被磷酸化成露糖在高尔基体被磷酸化成甘露糖甘露糖-6-6-磷酸磷酸，然后，然后与溶酶体膜上的与溶酶体膜上的甘露糖甘露糖-6-6-磷酸磷酸受体识别
11、、结合，受体识别、结合，定向转送至溶酶体内。若聚糖链末端甘露糖不被定向转送至溶酶体内。若聚糖链末端甘露糖不被磷酸化，那么溶酶体酶只能被分泌至血浆，而溶磷酸化，那么溶酶体酶只能被分泌至血浆，而溶酶体内几乎没有酶，可导致疾病产生酶体内几乎没有酶，可导致疾病产生。第21页/共44页（四）聚糖（四）聚糖参与分子间的相互识别参与分子间的相互识别聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起到聚糖起到分分子识别作用的基础。子识别作用的基础。受体与配体识别和结合也需聚糖的参与。受体与配体识别和结合也需聚糖的参与。细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞-细细胞的结
12、合。胞的结合。第22页/共44页第23页/共44页第24页/共44页组成组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页/共44页一、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组成的重复二糖单位胺组成的重复二糖单位糖胺聚糖（糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）曾称）曾称为粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。为粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。硫酸软骨素类硫酸软骨素类(chordroitin sulfates)硫酸皮肤素硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸角质素硫酸角质素(k
13、eratan sulfate)透明质酸透明质酸(hyaluronic acid)肝素肝素(heparin)和硫酸类肝素和硫酸类肝素(heparan sulfate)n体内重要的糖胺聚糖（体内重要的糖胺聚糖（6种）：种）：第26页/共44页第27页/共44页二、核心蛋白二、核心蛋白均含有结合糖胺聚糖均含有结合糖胺聚糖的结构域的结构域 核心蛋白（核心蛋白（core protein）为与糖胺聚糖为与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。链共价结合的蛋白质。核心蛋白均含有相应的糖胺聚糖取代结核心蛋白均含有相应的糖胺聚糖取代结构域，一些蛋白聚糖通过这一结构锚定构域，一些蛋白聚糖通过这一结构锚定在细胞表面或细胞外基
14、质的大分子中。在细胞表面或细胞外基质的大分子中。第28页/共44页1.大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖2.小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖糖3.跨膜胞内蛋白聚糖跨膜胞内蛋白聚糖n按核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分按核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分类：类：第29页/共44页透明质酸透明质酸连接蛋白连接蛋白核心蛋白核心蛋白硫酸角质素硫酸角质素硫酸软骨素硫酸软骨素糖蛋白亚基糖蛋白亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物骨骺软骨蛋白聚糖聚合物n 蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合物第30页/共44页在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时在在内质网上合成核心蛋白多肽链
15、，同时在高尔基体内进行糖链延长或加工。高尔基体内进行糖链延长或加工。多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，糖多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，糖醛酸由醛酸由UDPGA提供；单糖要由提供；单糖要由UDP活化；活化；硫酸由硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于提供；糖胺氨基来自于Gln。第31页/共44页在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这白以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。与细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。抗凝血（肝素）抗凝血（肝素）参与细胞识别结合与分化（细胞表面的硫酸素）参与细胞识别
16、结合与分化（细胞表面的硫酸素）维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等 1.1.构成细胞外基质构成细胞外基质2.2.其它功能其它功能第32页/共44页第33页/共44页糖脂糖脂（glycolipid）是糖通过是糖通过半缩醛羟基半缩醛羟基以糖苷键与脂以糖苷键与脂质连接的化合物。质连接的化合物。鞘糖脂（鞘糖脂（sphingolipid）甘油糖脂甘油糖脂类固醇衍生糖脂。类固醇衍生糖脂。根据脂质部分不同，糖脂可分为：根据脂质部分不同，糖脂可分为：第34页/共44页目录目录鞘糖脂分子中的单糖鞘糖脂分子中的单糖主要为：主要为：葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、乙酰葡
17、萄糖胺、N-乙乙酰半乳糖胺、岩藻糖酰半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸和唾液酸 第35页/共44页根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂可分为：分，鞘糖脂可分为：中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂 第36页/共44页第37页/共44页目录目录单半乳糖基二酰甘油单半乳糖基二酰甘油 二半乳糖基二酰甘油二半乳糖基二酰甘油目目 录录第38页/共44页第四节第四节第39页/共44页每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读，每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读，并与蛋白质相结合的三维空间构象，即并与蛋白质相结合的三维空间构象，即糖密糖密码码(sugar code)。n聚糖作为信息分子作用聚糖作为信息分子作用特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信息，诸如糖蛋白的胞内定向转运、细胞与细息，诸如糖蛋白的胞内定向转运、细胞与细胞的相互作用、组织与器官发育以及细胞外胞的相互作用、组织与器官发育以及细胞外信号转导等。信号转导等。第40页/共44页第41页/共44页第42页/共44页第43页/共44页感谢您的观看。感谢您的观看。第44页/共44页
