糖蛋白、蛋白聚糖.pdf

N-连接： 连接 方式
O-连接：
一、N-连接糖蛋白的糖基化位点为 Asn-X-Ser/Thr
定义：
糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-XSer序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N连接糖蛋白。
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)。
➢ 糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。 ➢ 分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节滑液、
粘液、眼玻璃体等组织。
• 蛋白聚糖的结构
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
半乳糖胺 葡糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺 组成的重复二糖单位
糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾称为 粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。
➢ 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，即糖密 码(sugar code)。
一、聚糖组分是糖蛋白执行功能所必需
• 各类多糖或聚糖的生物合成并没有类似核酸、蛋白质 合成所需模板的指导，而聚糖中的糖基序列或不同糖 苷键的形成，主要取决于糖基转移酶的特异性识别糖 底物和催化作用。依靠多种糖基转移酶特异性地、有 序地将供体分子中糖基转运至接受体上，在不同位点 以不同糖苷键的方式，形成有序的聚糖结构。
➢ O-GlcNAc糖基化修饰是通过O-GlcNAc糖基转 移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将βN-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。

(一)糖胺聚糖的结构和类型
透明质酸（hyaluronic acid, HA）
Gtin sulfate, CS)
GlcUA
GalNAc
硫酸皮肤素(dermatan sulfate, DS) 特点：重复二糖单位由IdoUA和GalNAc
构成
硫酸角质素 (keratan sulfate, KS)
(1) 核心结构：与Ser/Thr相连接的糖基部分
(2) 骨架结构：核心结构的外延部分
(3)非还原端：
聚糖链的非还原性糖基可以是Gal、GalNAc 、 GlcNAc、Fuc或Sia
补充：聚糖链的还原端和非还原 端
（二）N-连接型糖蛋白
聚糖与多肽链的连接方式 分子中的糖链通过与多肽链中 Asnγ位酰胺N原子形成N-糖苷 键而共价相连。
蛋白聚糖的分子结构 1. 糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG) :
具有由氨基己糖（己糖胺) 与己糖醛酸或半乳糖交替 排列形成的二糖重复单位
常见的氨基己糖: 氨基葡萄糖(GlcN)和氨基半乳糖(GalN) 常见的己糖醛酸: 葡萄糖醛酸(GlcUA)和艾杜糖醛酸(IdoUA)
2. 核心蛋白
第三章 糖蛋白与蛋白聚糖
第一节 糖蛋白
（glycoprotein）
定义： 在分子组成中以蛋白质为主，其一定部位以 共价键与若干糖链相连所构成的分子
糖蛋白的分子结构
组成糖蛋白分子糖链的单糖:
D-葡萄糖(Glc); D-半乳糖(Gal);
D-甘露糖(Man); L-岩藻糖(Fuc);
2-N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc);
Gal
GlcNAc
肝素(heparin, Hep)和硫酸乙酰肝 素(heparan sulfate, HS)

核心蛋白（core protein）为与糖胺聚糖 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
胞表面或细胞外基质的大分子中。

蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白 硫酸角质素 硫酸软骨素 糖蛋白亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
三、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分
2、O-连接糖蛋白
糖蛋白糖链蛋白。
N-连接： 连接 方式 O-连接：
（二）N-连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-XSer/Thr
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。
N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基
（一）糖蛋白聚糖分为N-连接和O-连接型两种

聚糖中单糖的种类：
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-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
1、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
冬酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。
目录
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)。
（三）N-连接聚糖可分为3型
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型 都有一个五糖核心
Man
Man
Man
GlcNAc
GlcNAc
Asn
N-连接聚糖合成
以长萜醇为聚糖载体 糖基活化形式
（四）O-连接糖蛋白

定义 糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的

目录
O—连接糖链的糖基化位点： 连接糖链的糖基化位点：
O—连接糖链的糖基化位点通常存在 连接糖链的糖基化位点通常存在 于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较 于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较 集中且周围常有脯氨酸的序列中。 集中且周围常有脯氨酸的序列中。
目录
二、糖蛋白寡糖链的功能
1. 对糖蛋白新生肽链的影响
目录
典型的N 糖链通常包含一个五糖核心区： 典型的N-糖链通常包含一个五糖核心区： Manα1 α ↘ Manβ→GlcNAcβ → GlcNAcβ →Asn β→GlcNAcβ ↗ Manα1 α 在嗜盐菌细胞表面膜糖蛋白上发现还有： 在嗜盐菌细胞表面膜糖蛋白上发现还有： N-乙酰半乳糖胺GalNAc-Asn和Glc-Asn两种新 乙酰半乳糖胺GalNAc-Asn和Glc-Asn两种新 GalNAc 的N-连接方式。 连接方式。
目录
蛋白多糖与糖蛋白的区别
蛋白多糖 糖链含量： 糖链含量： 较蛋白质部分多 多 糖链组成： 主要为糖醛酸、 糖链组成： 主要为糖醛酸、
N-乙酰氨基己糖 乙酰氨基己糖
糖蛋白 一般少于蛋白质， 一般少于蛋白质，少数可较
不含糖醛酸， 乙酰氨基己糖、 不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己糖、 乙酰氨基己糖 甘露糖、半乳糖， 甘露糖、半乳糖，末端为 唾液酸及岩藻糖
目录
二、核心蛋白
1.定义 1.定义
与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。 与糖胺聚糖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 胞表面或细胞外基质的大分子中。 胞表面或细胞外基质的大分子中。
目录
2. 蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白 硫酸角质素 硫酸软骨素 核心蛋白 骨骺软骨蛋白聚糖聚合物

糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾称为 粘多糖、氨基多糖,氨基聚糖和酸性多糖等。 体内重要的糖胺聚糖分为按二糖重复单位不同（种）： • 硫酸软骨素类(chordroitin sulfates) (CS) • 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) (DS) • 硫酸角质素(keratan sulfate) (KS) • 透明质酸(hyaluronic acid) （HA） • 肝素(heparin) (HEP) • 硫酸类肝素(heparan sulfate) (HS）
第一篇
蛋白质
第二章 糖蛋白与蛋白聚糖
glycoprotein and proteoglycan

蛋白质的结构和功能 脂蛋白 细胞外基质蛋白质(自学) 蛋白质的转运、加工与修饰(自学)
单糖
糖类
多糖
糖蛋白(glycoprotein) 蛋白聚糖(proteoglycan) 糖脂(glycolipids)
分子中的糖链通过与多肽链中 Asnγ位酰胺N原子形成N-糖苷 键而共价相连。
N-连接型糖蛋白
N-连接分类:
(1) N-GlcNAc连接:
糖基化位点: Asn-X-Ser/Thr 序列子
(sequon） (2) N-GalNAc连接和N-Glc连接 (罕见)
糖蛋白中糖链的组成与结构
糖蛋白中的糖链变化较大，含有丰富的结构信息。寡糖链往 往是受体、酶类的识别位点。


糖蛋白的分子结构
蛋白质部分 组成糖蛋白分子糖链的单糖: D-葡萄糖 (Glc); D-半乳糖 (Gal); D-甘露糖 (Man); L-岩藻糖 (Fuc); 2-N-乙酰氨基葡萄糖 (GlcNAc); 2-N-乙酰氨基半乳糖 (GalNAc); D-木糖 (Xyl); L-阿拉伯糖 (Ara) ; 唾液酸 (Sia)

（二）O-连接糖蛋白
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。
目录
（一） N—连接糖链的糖基化位点：
携带N—寡糖链的天冬酰胺也有一定 的位置特征，它总是出现在多肽链的 Asn-X—Ser或 Asn-X—Thr序列中。其 中的X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。
目录
N—连接糖链的糖基化位点：
定义
一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的 化合物。
特点
糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。
分布
分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节 滑液、粘液、眼玻璃体等组织。
目录
蛋白聚糖的结构
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
半乳糖胺 葡萄糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
目录
一、重要的糖胺聚糖
糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。
目录
二、糖蛋白寡糖链的功能
1. 对糖蛋白新生肽链的影响
参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象；影响亚基聚合；糖蛋白在细胞内 的分拣和投送。
2. 对糖蛋白的生物活性的影响
保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期。
3. 参与分子的识别作用
目录
第二节 蛋白聚糖
Proteoglycan
目录
概述
目录
N—糖链的分类：
目录
糖蛋白中，肽链部 分的丝氨酸和苏氨酸含量常可达到氨基酸 总数的50％。这种糖蛋白的糖链中不具有 共同的核心序列，常见的核心至少有8种， 因此糖链的结构相互之间差异较大。
目录
O—连接糖链的糖基化位点：
O—连接糖链的糖基化位点通常存在 于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较 集中且周围常有脯氨酸的序列中。

三、糖链与蛋白质的连接
两种形式： N-连接 O-连接
（一） N-连接
N-糖链：寡糖中的β构型的N-乙酰葡糖胺与肽链中Asn-X-Ser/Thr(X为除 脯氨酸外的所有氨基酸)模序中的天冬酰胺残基的酰胺N连接。
Asn：天冬酰胺； Ser：丝氨酸 Thr：苏氨酸 可分为高甘露型、复杂型和杂合型 广泛存在于血浆蛋白和膜蛋白
和细胞核内，也可出细胞，构成细胞外基质。 • 都由共价键连接的蛋白质和糖两部分组成 • 但是，糖蛋白中蛋白质大于糖，而蛋白聚糖则相反。
二、糖链结构的多样性
组成糖蛋白分子中糖链的单糖有8种多为D型： 葡萄糖、半乳糖、甘露糖、岩藻糖、唾液酸、N-乙酰半乳糖胺、 N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰神经氨酸
两种糖苷键： α、β 多种糖环结构：六元环（吡喃）、五元环（呋喃） 寡糖链（二糖以上）可形成支链 ➢ 以上因素的排列组合使糖链异构体达到天文数字。
§4.糖蛋白
一、 糖蛋白的存在
糖蛋白是由一种或多种糖通过共价键与肽链氨基酸残基结合而成的复合蛋白 质。
有若干条糖链，每条不超过15个单糖（残基） >1/3的人体内蛋白是糖蛋白，特别是胰蛋白和分泌蛋白
➢糖蛋白与蛋白聚糖的异同点 • 都是由真核细胞合成的，分布于细胞表面、细胞内分泌颗粒
Threonine,Thr
四、糖链的生物功能
参与新生肽链的折叠 影响寡聚蛋白亚基的构象及亚基之间的相互识别而发生的缔合 参与糖蛋白的转运与分泌 增强糖蛋白的稳定性 N-糖链最重要功能参与分子识别和细胞识别
§3.2 蛋白聚糖
一、蛋白聚糖的存在 主要存在于细胞外基质
二、结构特点 1、由蛋白质与一条或多条聚糖通过共价键相连的化合物。 2、蛋白聚糖的糖链称糖胺聚糖，由二糖重复单位组成。 3、与糖胺聚糖共价结合的蛋白质称为核心蛋白 4、糖的比重超过蛋白质，可高达95%以上 5、每条糖链平均约80个单糖。 6、糖胺聚糖包括（透明质酸，硫酸软骨素A、B、C，肝素，硫酸类肝素及硫酸角质素等，它们都由氨基己糖与糖

第三十页，共八十七页。
A 和 B 血型的抗原是在 H-1 或 H-2 结构 的 Gal 外侧（非 还原侧），分别以 αl,3 键连接(liánjiē) GlcNAc 或 Gal，结构 如下：
GalNAcα1,3 ( Fucα1,2) Galβ1,3 GlcNAc-
( 血型 A，1 型 )
Galα1,3(Fucα1,2)Galβ1,3GlcNAc-
个 Man 组成。其中两个以 α1，3 和 α1，6 键连接的 分支的 Man 称为(chēnɡ wéi) α-Man。内则的 Man 称为 β-Man
✓ 内侧 GlcNAc 以 α1，6 键连接一个 Fuc，称为核心 Fuc ( c-Fuc )。在 β-Man 上以 β1，4 键连接一个 GlcNAc，这 GlcNAc 处于两个 α-Man 之间，称为平分 型 ( bisecting ) GlcNAc
支糖链。主要(zhǔyào)存在于粘蛋白（mucin）中，又称粘蛋
白 型聚糖
第十页，共八十七页。
⑵ N-连接(liánjiē)糖链
➢ 一般由 6 到数十个糖基连接成糖链；GlcNAc 还原端与
蛋白质中 Asn 的酰胺氮（N）以 β1，4 糖苷键连接。这 种连接方式不被稀碱水解，但可用肼解法使它和蛋白质
复杂型 ( complex type )：天线 ( antenna ) 连接(liánjiē) GlcNAc、 Gal 和 SA ( NeuAc ) 或 Fuc 组成。带 SA 的称为酸性糖 链；缺乏 SA 或以 Fuc 取代 SA 则为中性糖链。
杂合型 ( hybrid type ): 一半分子类似复杂型，另一半分
❖ 糖蛋白（glycoprotein）是蛋白质和糖类的共价复合
物

病。
类风湿性关节炎患者血清IgG的N-聚糖链的种
类变化不大，但其Fc段N-聚糖链外链结构中的
末端Gal明显下降，从而使以GlcNAc为末端的 聚糖链比例增加，形成去半乳糖基的IgG亚型 IgG0，后者即可成为一种自身抗原。
IgA型肾病的典型病理改变是肾小球基底膜上
IgA1的单体和聚合体的大量沉积。
细胞信号转导、调节细胞粘附、维持或抑制细
胞生长等。
1. Molecular Structure of Proteoglycan 蛋白聚糖是由糖胺聚糖链与核心蛋白通过共价 键连接而成。
糖胺聚糖属于杂多糖类化合物，其典型的结构
特征是具有由氨基已糖与已糖醛酸或半乳糖
(Gal)交替排列形成的二糖重复单位。
⑴ 五糖核心结构：是一种共性结构，它由内侧
的两个GlcNAc和外侧的三个Man组成，称为 三甘露糖五糖核心。
Core Structure of Glycan with N-GlcNAc Linked Type
⑵ 外链结构：由连接在上述五糖核心外侧的糖基 构成。分为下列三型： ① 高甘露糖型：糖基全部由Man组成，可有
3.5 Glycoprotein and Malignant Neoplasm 恶性肿瘤细胞糖蛋白的聚糖链结构的改变是一 种普遍现象。其改变主要表现为： ① 天线数增加； ② 聚乳糖胺结构出现或增加； ③ 核心岩藻糖增加；
④ 出现偏二天线结构。
3.6 Glycoprotein and Autoimmune Disease 目前认为，类风湿性关节炎是一种与免疫球蛋 白IgG中N-聚糖链结构改变有关的自身免疫疾
1.2 Composition and Structure of Glycan in Glycoprotein 1.2.1 Glycan with O-GalNAc Linked Type

人类面临的世纪灾难——艾滋病，（获得性 免疫缺陷综合症AIDS)
1. 世界艾滋病流行形势严峻。1981年，美国发现首例艾滋 病——2000年底，艾滋病感染者5790万，死亡达2080万， 每年用于艾滋病的花费达5000亿美元。 2. 我国艾滋病流行的问题严重。1985年，国内发现首例外来 艾滋病病人，预计至2001年年底，艾滋病感染者超1000万。 每年以30%递增，说明我国艾滋病已进入快速增长期，艾 滋病很可能成为新世纪的国家性灾难。
分子识别:生物分子的选择性相互作用 Ig-Ag E-s 激素与受体 要求: 两分子结合部位结构互补 能产生作用力使酶分子结合
细胞识别:细胞表面两分子的识别 受体: 能与来自胞外的生物信息分子专一 结 合并将信息传递给效应器(离子通道 配体:被受体识别并结合的生物活性分子
识别—诱导细胞生理和代谢状态改变的扳 机 识别双方： 识别标记：以糖基为识别标记的生 命活动广泛存在 有识别能力：能识别糖基并与糖结合 多数为凝集素
Fuc
O型 Fuc Gal
A型 GalNAc
或 B型 Gal Gal A型 GalNAc 苏) GNAc Gal GalnAc 丝( Gal GNAc GNAc
或
B型 Gal Gal GNAc
Fuc
9、糖链与精卵识别
卵透明带糖蛋白ZP-3中GalNAC介导精卵识别及精卵结合
10、糖链与细胞粘着
一 糖类物质不仅是生物体的能源和结构材料, 还是重要的生物信息分子。
（一）结构材料： 纤维素：
甲壳质:
CH 2OH
乙酰氨基葡萄糖:
H OH H H
O
H OH
OH
H HN
COCH3
（二）糖参与了生命的全过程