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1、目录目录糖蛋白、蛋白聚糖糖蛋白、蛋白聚糖和和细胞外基胞外基质Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix第第1919章章目录目录糖糖类单糖糖多糖多糖糖复合物糖复合物(glycoconjugates)糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂糖脂(glycolipids)目录目录糖蛋白糖蛋白Glycoprotein第一节第一节目录目录一种或多种糖以共价一种或多种糖以共价键连接到接到肽链上的蛋白上的蛋白质。蛋白蛋白质含量含量较多，糖所占比例多，糖所占比例变动大，表大，表现为蛋白蛋白质的特性。的特
2、性。分布分布细胞膜、溶胞膜、溶酶体、体、细胞外液胞外液n糖蛋白糖蛋白目录目录葡萄糖葡萄糖(Glu)半乳糖半乳糖(Gal)甘露糖甘露糖(Man)N-乙乙酰半乳糖胺半乳糖胺(GalNAc)岩藻糖岩藻糖(Fuc)N-乙乙酰葡萄糖胺葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙乙酰神神经氨酸氨酸(NeuAc)（一）糖蛋白聚糖分为（一）糖蛋白聚糖分为N-连接和连接和O-连接型两种连接型两种一、糖蛋白糖链的结构一、糖蛋白糖链的结构n聚糖中聚糖中单糖的种类：单糖的种类：目录目录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 连接接方式方式N-连接接：O-连接接：目录目录（二）（二）N-N-连接糖蛋白连接糖
3、蛋白的糖基化位点为的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr糖蛋白的糖糖蛋白的糖链与蛋白部分的与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天序列的天氡酰胺氮以共价胺氮以共价键连接称接称N-连接糖蛋白接糖蛋白。n定义：定义：目录目录N-连接糖蛋白中接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基三个氨基酸残基的序列子称酸残基的序列子称为糖基化位点糖基化位点。糖蛋白分子中聚糖糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称构的不均一性称为糖型糖型(glycoform)。目录目录（三）（三）N- -连接聚糖可分为连接聚糖可分为3 3型型高甘露糖型高甘露糖型复复杂性性杂合型合型都有一个五糖核心都有一个五糖核心ManManManGl
4、cNAcGlcNAcAsn目录目录目录目录（四）（四）N-连接寡糖的合成是以长萜醇作为连接寡糖的合成是以长萜醇作为聚糖载体聚糖载体 N-连接接寡寡糖糖是是在在内内质网网上上以以长萜醇醇作作为糖糖链载体体，先先合合成成含含14糖糖基基的的寡寡糖糖链，然然后后转移移至至肽链的的糖糖基基化化位位点点上上，进一一步步在在内内质网网和和高高尔基基体体进行加工而成。行加工而成。 每每一一步步加加工工都都由由特特异异的的糖糖基基转移移酶或或糖糖苷苷酶催化完成，糖基必催化完成，糖基必须活化活化为UDP或或UDP的衍生物。的衍生物。目录目录长萜醇长萜醇-P-P聚糖的合成聚糖的合成目录目录3型型N-聚糖的加工过程
5、聚糖的加工过程 目录目录（五）（五）O- -连接糖蛋白连接糖蛋白糖蛋白糖糖蛋白糖链与蛋白部分的与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的氨酸残基的羟基相基相连，称，称为O-连接糖蛋白。接糖蛋白。 O-连接寡糖有接寡糖有N-乙乙酰半乳糖与半乳糖构半乳糖与半乳糖构成核心二糖，核心二糖可重复延成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，再及分支，再接上岩藻糖、接上岩藻糖、N-乙乙酰葡萄糖胺等葡萄糖胺等单糖。糖。n定义定义nO- -连接寡糖结构连接寡糖结构目录目录 O-连接接寡寡糖糖在在N-乙乙酰半半乳乳糖糖基基转移移酶的的作作用用下下，在在多多肽链的的丝/苏氨氨酸酸的的羟基基上上连接接上上N-乙乙酰半半乳乳基基，然然后
6、后逐逐个个加加上上糖糖基基直直至至O-连接寡糖接寡糖链的形成。的形成。nO- -连接寡糖合成连接寡糖合成目录目录（六）蛋白质（六）蛋白质-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可逆乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的单糖基修饰的单糖基修饰-N-乙乙酰氨氨基基葡葡萄萄糖糖(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖糖基基化化修修饰，主主要要发生生于于膜膜蛋蛋白白和分泌蛋白。和分泌蛋白。O-GlcNAc糖糖基基化化修修饰是是通通过O-GlcNAc糖糖基基转移移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作作用用，将将-N-乙乙酰氨氨基基葡葡萄萄糖糖以以共共价价键方方式式结合合于于蛋蛋白白质
7、的的Ser/Thr残基上。残基上。目录目录O-GlcNAc糖糖基基化化蛋蛋白白质的的解解离离需需要要特特异异性性的的-N-乙乙酰氨氨基基葡葡萄萄糖糖酶(O-GlcNAcase)作作用用，O-GlcNAc糖糖基基化化与与去去糖糖基基化化是是个个动态可逆的可逆的过程。程。 O-GlcNAc糖糖 基基 化化 位位 点点 常常 位位 于于 蛋蛋 白白 质Ser/Thr磷磷酸酸化化位位点点处或或其其邻近近部部位位。糖糖基基化后即会影响磷酸化的化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。行，反之亦然。 目录目录（七）糖组学（七）糖组学糖糖组学学则包括聚糖种包括聚糖种类、结构构鉴定、糖定、糖基化位点分析、蛋白基化位
8、点分析、蛋白质糖基化的机制和功能糖基化的机制和功能等研究。等研究。 糖糖组(Glycome)是指一种是指一种细胞或一个生胞或一个生物体中全部聚糖种物体中全部聚糖种类。目录目录二、糖蛋白分子中聚糖的功能二、糖蛋白分子中聚糖的功能保保护糖蛋白不受蛋白糖蛋白不受蛋白酶的水解，延的水解，延长其半衰其半衰期；期；蛋白蛋白质的聚糖也可起屏障作用，影响糖蛋白的聚糖也可起屏障作用，影响糖蛋白的作用；的作用；聚糖聚糖还可以避免蛋白可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫中抗原决定簇被免疫系系统识别而而产生抗体。生抗体。 （一）（一）聚糖可影响糖蛋白生物活性聚糖可影响糖蛋白生物活性目录目录（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽
9、链折叠（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠参与新生参与新生肽链的折叠并的折叠并维持蛋白持蛋白质的正确的正确的空的空间构象；构象；糖蛋白的糖基化与糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分的折叠及分拣密切密切相关相关。 目录目录（三）糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合（三）糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠糖糖-蛋白或糖蛋白或糖-糖相互作用糖相互作用维系系亚基的聚合和基的聚合和构象。构象。 （四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送（四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送和分泌中的作用和分泌中的作用有些蛋白有些蛋白质的投送信号存在于的投送信号存在于肽链内，
10、内，但有些是与其糖但有些是与其糖链有关。有关。 目录目录（五）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用（五）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用聚糖中聚糖中单糖分子糖分子连接的多接的多样性是性是聚糖起到聚糖起到分分子子识别作用的基作用的基础。受体与配体受体与配体识别和和结合也需聚糖的参与。合也需聚糖的参与。细胞表面糖复合物的聚糖胞表面糖复合物的聚糖还能介能介导细胞胞-细胞胞的的结合。合。 目录目录蛋白聚糖蛋白聚糖Proteoglycan第二节第二节目录目录蛋白聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖是是是是一条或多条糖胺聚糖以共价一条或多条糖胺聚糖以共价键与核与核心蛋白形成的心蛋白形成的大分子糖复合物大分子糖复合物大分子
11、糖复合物大分子糖复合物化合物。化合物。糖占比例大，糖占比例大，约一半以上，具有多糖性一半以上，具有多糖性质。分布于分布于软骨、骨、结缔组织、角膜基、角膜基质、关、关节滑液、滑液、粘液、眼玻璃体等粘液、眼玻璃体等组织。目录目录n蛋白聚糖的结构蛋白聚糖的结构组成成核心蛋白核心蛋白糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺糖胺糖糖醛酸酸葡萄糖胺葡萄糖胺半乳糖胺半乳糖胺葡萄糖葡萄糖醛酸酸艾杜糖艾杜糖醛酸酸目录目录一、一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺组成的重复二糖单位组成的重复二糖单位糖胺聚糖（糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾称为）曾称为粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。粘多
12、糖、氨基多糖和酸性多糖等。硫酸硫酸软骨素骨素类(chordroitin sulfates)硫酸皮肤素硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸角硫酸角质素素(keratan sulfate)透明透明质酸酸(hyaluronic acid)肝素肝素(heparin)和硫酸和硫酸类肝素肝素(heparan sulfate) n体内重要的糖胺聚糖（体内重要的糖胺聚糖（6种）：种）：目录目录目录目录二、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）为与糖胺聚糖与糖胺聚糖链共价共价结合的蛋白合的蛋白质。核心蛋白均含有相核心蛋
13、白均含有相应的糖胺聚糖取代的糖胺聚糖取代结构构域，一些蛋白聚糖通域，一些蛋白聚糖通过这一一结构构锚定在定在细胞表面或胞表面或细胞外基胞外基质的大分子中。的大分子中。目录目录1.大分子聚集型胞外基大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖蛋白聚糖2.小分子富含亮氨酸胞外基小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖蛋白聚糖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，蛋白聚糖分类：按核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分类：目录目录透明透明质酸酸连接蛋白接蛋白核心蛋白核心蛋白硫酸角硫酸角质素素硫酸硫酸软骨素骨素糖蛋白糖蛋白亚基基骨骨骺软骨蛋白聚糖聚合物骨蛋白聚糖聚合物n 蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合物目录
14、目录三、核心蛋白逐一加上糖基而形成三、核心蛋白逐一加上糖基而形成蛋白聚糖蛋白聚糖在在内内质网网上上合合成成核核心心蛋蛋白白多多肽链，同同时在在高高尔基体内基体内进行糖行糖链延延长或加工。或加工。多多糖糖链的的形形成成是是由由单糖糖逐逐个个加加上上去去的的，糖糖醛酸酸由由UDPGA提提供供；单糖糖要要由由UDP活活化化；硫硫酸酸由由PAPS提供；糖胺氨基来自于提供；糖胺氨基来自于Gln。目录目录四、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分四、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分在基在基质中蛋白聚糖和中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白性蛋白、胶原蛋白以特殊方式以特殊方式连接，构成基接，构成基质的特殊的特殊结构。构。这与与
15、细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。抗凝血（肝素）抗凝血（肝素）参与参与细胞胞识别结合与分化（合与分化（细胞表面的硫酸素）胞表面的硫酸素）维持持软骨机械性能（硫酸骨机械性能（硫酸软骨素）等骨素）等 1. 1. 构成细胞外基质构成细胞外基质2. 2. 其它功能其它功能目录目录每每一一聚聚糖糖都都有有一一个个独独特特的的能能被被蛋蛋白白质阅读，并并与与蛋蛋白白质相相结合合的的三三维空空间构构象象，即即糖糖密密码(sugar code)。 n聚糖作为信息分子作用聚糖作为信息分子作用特特异异的的聚聚糖糖结构构被被细胞胞用用来来编码若若干干重重要要信信息息，诸如如糖糖蛋
16、蛋白白的的胞胞内内定定向向转运运、细胞胞与与细胞胞的的相相互互作作用用、组织与与器器官官发育育以以及及细胞胞外外信号信号转导等。等。目录目录细胞外基质细胞外基质Extracellular Matrix, ECM第三节第三节目录目录n细胞外基质细胞外基质(extracellular matrixc，ECM)分布在各分布在各组织细胞和胞和细胞胞间的胞的胞间隙或隙或胞胞间膜。膜。细胞外由胞外由纤维状胶原、透明状胶原、透明质酸、蛋白酸、蛋白聚糖和糖蛋白以不同比例聚糖和糖蛋白以不同比例组成的成的细胞胞间质。目录目录结构蛋白，如：构蛋白，如：胶原胶原 (collagen)专一一蛋蛋白白，如如：纤连蛋蛋白白
17、 (fibronectin, Fn)、层粘蛋白粘蛋白 (laminin, Ln)蛋白聚糖蛋白聚糖nECM的主要成分：的主要成分：目录目录一、胶原一、胶原胶原胶原(collagen)是是结缔组织的主要蛋白的主要蛋白质成分。成分。主要由主要由结缔组织成成纤维细胞所分泌，某些上皮胞所分泌，某些上皮细胞也能分泌的某些胞也能分泌的某些类型的胶原蛋白。型的胶原蛋白。分布于骨、皮肤、血管壁、肌腱、分布于骨、皮肤、血管壁、肌腱、韧带、肌、肌肉、肉、软骨、角膜等。骨、角膜等。起支架、起支架、维持持组织构型、机体运构型、机体运动等多等多项作用。作用。目录目录（一）胶原的分子组成和分型（一）胶原的分子组成和分型胶胶
18、原原经超超速速离离心心后后可可分分得得3个个组分分，即即、，其其中中和和组分分分分别是是组分分的的二二聚聚体体和和三三聚聚体体。组分分又又分分为1, 2, 3和和4，它它们在在氨氨基基酸酸组成成上上有有所所不不同同，但但肽链长度度近似。近似。 目录目录5型胶原蛋白的结构及组织分布型胶原蛋白的结构及组织分布类型类型肽链类型肽链类型分子形式分子形式成分成分组织分布组织分布I1(I);2(I)1(I)22(I), 1(I)3 羟赖氨酸较低羟赖氨酸较低,聚聚糖少糖少,较纤维较宽较纤维较宽 肌腱肌腱,骨骨,皮肤皮肤,角角膜膜,韧带占体内胶韧带占体内胶原蛋白总量原蛋白总量90%1()1()3羟赖氨酸较高，
19、羟赖氨酸较高，聚糖较多，纤维聚糖较多，纤维较窄较窄软骨眼玻璃体软骨眼玻璃体,椎椎间盘间盘1()1()3羟赖氨酸较高，羟赖氨酸较高，羟脯氨酸较高，羟脯氨酸较高，聚糖较少聚糖较少血管血管,肌肉肌肉,皮肤皮肤,内脏内脏1();2(); 3();4(); 4()1()22()及其及其它形式它形式 羟赖氨酸较高羟赖氨酸较高,聚聚糖较多糖较多基底膜基底膜2() 3(V) 1()3 1()22() 1()2()3()羟赖氨酸较高羟赖氨酸较高,聚聚糖较多糖较多 平滑肌细胞平滑肌细胞,胚胎胚胎组织组织,腹膜腹膜,胎盘胎盘,皮肤皮肤,骨骨目录目录（二）胶原蛋白（二）胶原蛋白C端非螺旋结构域与内皮抑素端非螺旋结构域
20、与内皮抑素XVIII型型胶胶原原蛋蛋白白C端端非非螺螺旋旋结构构域域的的氨氨基基酸酸序序列列含含有有内内皮皮抑抑素素(endostatin)的的全全部部序序列列 ，推推测组织中中的的XVIII胶胶原原蛋蛋白白C端端非非螺螺旋旋结构构域域受受蛋蛋白白酶水水解解，产生生内内皮皮抑抑素素，发挥抑抑制制内内皮皮细胞生胞生长作用。作用。 不同胶原蛋白不同胶原蛋白C端非螺旋端非螺旋结构域能构域能产生不同内生不同内源性血管生成抑制源性血管生成抑制剂，它，它们都有都有显著的抑制血著的抑制血管内皮管内皮细胞生胞生长和迁移、抑制和迁移、抑制肿瘤瘤细胞增殖和胞增殖和迁移等作用。迁移等作用。目录目录内源性血管生成抑制
21、剂内源性血管生成抑制剂来源及分子大小来源及分子大小内皮抑素内皮抑素(endostatin)XVIII型胶原型胶原C端非螺旋端非螺旋结构域构域(184aa)休眠蛋白休眠蛋白(restin)XV型胶原型胶原C端非螺旋端非螺旋结构域构域(180aa)内皮生内皮生长抑制蛋白抑制蛋白(vastatin)VIII 型胶原型胶原C端非螺旋端非螺旋结构域构域(164aa)阻碍蛋白阻碍蛋白(arrestin)IV型胶原型胶原1链NC1区区 (180aa)肿瘤抑素瘤抑素(tumstatin)IV型胶原型胶原3链NC1区区 (180aa)血管能抑素血管能抑素(canstatin)IV型胶原型胶原2链NC1区区(22
22、7aa)内源性血管生成抑制剂种类和来源内源性血管生成抑制剂种类和来源目录目录 胶原蛋白由胶原蛋白由3条条肽链以以右手螺旋形成棒状右手螺旋形成棒状结构。构。 富含甘氨酸（占富含甘氨酸（占1/3）和脯氨酸（占）和脯氨酸（占1/4），），特含有特含有羟赖氨酸和氨酸和羟脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨酸，甚少酪氨酸。酸，甚少酪氨酸。（三）胶原的氨基酸组成和空间构象特点（三）胶原的氨基酸组成和空间构象特点目录目录（四）胶原微纤维（四）胶原微纤维(collagen fibril)若干具有三股螺旋若干具有三股螺旋结构的构的型原胶原分子通型原胶原分子通过侧向排列，聚集成直径向排列，聚集成直径为
23、50200nm的微的微纤维。 目录目录n原胶原分子侧向共价连接的醛醇交联反应原胶原分子侧向共价连接的醛醇交联反应C-(CH2)2-CH2-CH2-NH3+NCNOH+H3N-CH2-CH2-(CH2)2-CHCONH赖氨酸氧化酶赖氨酸氧化酶C-(CH2)2-CH2-CNCNOHOHC-CH2-(CH2)2-CHCONHOH赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸醛衍生物醛衍生物醛衍生物醛衍生物目录目录C-(CH2)3-CHNCNOHOHCH-(CH2)2-CHCONHOHC醛醇缩合醛醇缩合C-(CH2)3-CHNCNOHC-(CH2)2-CHCONHCHO去去H2O目录目录二、纤连蛋白二、纤连蛋白纤连蛋蛋白白
24、(fibronectin, Fn)是是广广泛泛存存在在于于细胞胞外外基基质、基基底底膜膜和和各各种种体体液液（血血浆、组织间液液、淋淋巴巴液液、关关节腔腔滑滑液液、羊羊水水）中中的的一一种种多功能糖蛋白。多功能糖蛋白。多多为二聚体形式，也有以多聚体形式存在。二聚体形式，也有以多聚体形式存在。目录目录由由分分子子量量为25万万的的单体体组成成的的二二聚聚体体。它它的的一一级结构构由由3种种不不同同类型型的的内内在在序序列列同同源源结构重复出构重复出现而构成。而构成。（一）（一）Fn的分子结构：的分子结构：目录目录参参与与许多多生生理理活活动，例例如如：细胞胞的的形形态、增增殖殖、分分化化及及个个
25、体体发育育、生生殖殖、信信息息传递、凝凝血、血、组织修复等。修复等。（二）（二）Fn的功能的功能目录目录层粘粘连蛋白蛋白(laminin, Ln)由三条多由三条多肽链组成的成的多多结构域构成的糖蛋白，即构域构成的糖蛋白，即型胶原基型胶原基质。分布在所有分布在所有组织的基膜上。的基膜上。三、层粘连蛋白三、层粘连蛋白目录目录由由 三三 条条 多多 肽 链（1条条A链和和2条条B链）通通过二二硫硫键构构成成，3条条链排列成十字架形。排列成十字架形。（一）层粘连蛋白分子结构层粘连蛋白分子结构目录目录主主要要介介导上上皮皮细胞胞及及内内皮皮细胞胞糖糖粘粘附附，而而影响影响细胞的生胞的生长、分化和运、分化和运动。新新近近发现，Ln可可能能与与某某些些疾疾病病（糖糖尿尿病病、肾病病、内内风湿湿关关节炎炎、感感染染等等）和和肿瘤瘤细胞胞的的浸浸润、转移有重要关系。移有重要关系。（二）（二）Ln的功能的功能
