聚糖的结构与功能

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1、第四章聚糖的结构与功能StuctureandFunctionofGlycan糖类单糖多糖糖复合物(glycoconjugates)糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂(glycolipids)糖复合物(glycoconjugate)主要包括糖蛋白(glycoprotein)、蛋白聚糖(proteoglycan)和糖脂(glycolipid)。糖蛋白和蛋白聚糖都由共价连接的蛋白质和聚糖两部分组成。糖蛋白分子中蛋白质重量百分比大于聚糖；蛋白聚糖中聚糖所占重量在一半以上。概述糖蛋白分子中聚糖及其合成过程蛋白聚糖分子中的糖胺聚糖糖脂糖蛋白分子中聚糖

2、及其合成过程第一节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，聚糖结构差异显著，表现为蛋白质的特性。分布细胞膜、溶酶体、细胞外液糖蛋白组成糖蛋白的分子中聚糖的单糖的种类葡萄糖(Glc)半乳糖(Gal)甘露糖(Man)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)岩藻糖(Fuc)N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸(NeuAc)糖蛋白糖链的N-连接型和O-连接型连接方式N-连接：O-连接：蛋白质β-N-乙酰氨基葡萄糖基化β-N-乙酰氨基葡萄糖(β-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白和分泌蛋白。O-Gl

3、cNAc糖基化修饰是通过O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNActransferase,OGT)作用，将β-N-乙酰氨基葡萄糖以共价键方式结合于蛋白质的Ser/Thr残基上。一、N-连接糖蛋白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N-连接糖蛋白。糖基化位点N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸残基的序列子称为糖基化位点。糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为糖型(glycoform)。2.N-连接聚糖结构①高甘露糖型②复杂性③杂合型都有一个五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn3.N-连接寡糖的合成是以长萜醇作为

4、聚糖载体N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链载体，先合成含14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催化完成，糖基必须活化为UDP或UDP的衍生物。三型N-聚糖的加工过程二、O-连接聚糖合成不需聚糖载体糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连，称为O-连接糖蛋白。糖基化位点通常在Ser/Thr集中且有Pro的序列中，由二三级结构决定。糖基化位点不确定O-连接寡糖有N-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，再接上岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。2.O-连接聚糖结构O-连

5、接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的作用下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接上N-乙酰半乳基，然后逐个加上糖基直至O-连接寡糖链的形成。3.O-连接聚糖合成糖基化位点聚糖结构聚糖合成方式特点N-连接Asn-X-Ser五糖核心高甘露糖型，复杂型，杂合型长萜醇为载体与肽链合成同时进行O-连接Ser/Thr集中且有Pro二糖核心半乳糖和N-乙酰半乳糖胺直接合成肽链合成后进行β-N-乙酰氨基葡萄糖连接Ser/Thr残基β-N-乙酰葡糖胺直接合成动态可逆三、糖蛋白分子中聚糖影响蛋白质的半衰期、结构与功能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

6、连接的多肽链的构象自由度而起结构性作用。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。有些酶的活性依赖其聚糖，脂蛋白脂肪酶N-连接型聚糖的核心五糖为酶活性所必需。（一）聚糖可稳固多肽链的结构及延长半衰期（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的空间构象；糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切相关。（三）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运输的典型例子是溶酶体酶合成后向溶酶体的靶向运输。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甘露糖-6-磷酸，然后与溶酶体膜上的甘露糖

7、-6-磷酸受体识别、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。（四）聚糖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起到分子识别作用的基础。受体与配体识别和结合也需聚糖的参与。细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞-细胞的结合。Advancedglycationendproducts-AGEs蛋白聚糖分子中的糖胺聚糖第二节蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的大分子糖复合物化合物。糖占比例大，