物化学与分子生物学_第4章 聚糖的结构与功能.ppt

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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；而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

2、量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。分布细胞膜、溶酶体、细胞外液糖蛋白特点：蛋白质含量较多；含糖量变动大；聚糖结构差异显著。糖蛋白含糖量和聚糖结构差异显著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)连接方式N-连接：O-连接：糖蛋白糖链分N-连接聚糖与O-连接聚糖ON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：一、N-连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰

3、胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。定义：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)。二、N-连接聚糖结构有高甘露糖型、复杂型和杂合型之分①高甘露糖型②复杂性③杂合型都有一个五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn三、N-连接寡糖的合成是以长萜醇作为聚糖载体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。长

4、萜醇-P-P聚糖的合成三型N-聚糖的加工过程四、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。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。定义O-连接寡糖结构O-连接寡糖在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。O-连接寡糖合成五、蛋白质β-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的单糖基修饰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

5、白和分泌蛋白。O-GlcNAc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。O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性的β-N-乙酰氨基葡萄糖酶(O-GlcNAcase)作用，O-GlcNAc糖基化与去糖基化是个动态可逆的过程。O-GlcNAc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。糖基化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。蛋白质β-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的单糖基修饰六、糖蛋白分子中聚糖影响蛋白质的半衰期、结构与功能糖蛋白的聚糖通常存在于蛋白

6、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接的多肽链的构象自由度而起结构性作用。O-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。HMGCR活性类似脂肪酶。（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

7、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-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