聚糖的结构与功能课件.ppt

糖类,单糖,多糖,糖复合物(glycoconjugates),糖蛋白(glycoprotein),蛋白聚糖(proteoglycan),糖脂(glycolipids),寡糖,概 述,组成复合糖类中的糖组分（除单个糖基外），称为聚糖（glycan）。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。,糖 蛋 白Glycoprotein,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，表现为蛋白质的特性。此外，其单糖的种类、组成比和聚糖的结构均存在显著差异。,分布：细胞膜、溶酶体、细胞外液,糖蛋白,葡萄糖(Glc)半乳糖(Gal)甘露糖(Man)岩藻糖(Fuc),糖蛋白聚糖中单糖的种类：,N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)N-乙酰神经氨酸(NeuAc),单糖结构,-D-葡萄糖 -D-半乳糖 D-甘露糖 -L-岩藻糖 （glucose, Glc） （galactose, Gal） （mannose, Man） （fucose, Fuc）,-D-N-乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine, GlcNAc）,-D-N-乙酰半乳糖胺 -D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸 (N-acetylgalactosamine, (N-acetylglucosamine-UDP, GalNAc） GlcNAc-UDP）,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-连接型糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr,聚糖中的N-乙酰葡糖胺与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列的天冬酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。,定义：,N-连接型糖蛋白中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)。,N-连接型糖蛋白的糖基化位点,都有一个五糖核心,二、N-连接型聚糖结构有高甘露糖型、复杂型和杂合型之分,合成含14个糖基的寡糖链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,N-连接聚糖的合成共翻译过程,细胞定位：内质网和高尔基体 载体：长萜醇（dolichol, dol） 过程： 酶：糖基转移酶或糖苷酶催化,注意：糖基必须活化为UDP或GDP的衍生物,三、N-连接型聚糖的合成是以长萜醇作为聚糖载体,长萜醇-P-P聚糖的合成,3型N-聚糖的加工过程,复杂型,四、O-连接型聚糖合成不需聚糖载体,糖蛋白聚糖中的N-乙酰半乳糖胺与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连，称为O-连接糖蛋白。,定义,由N-乙酰半乳糖胺和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。,O-连接聚糖结构,O-连接聚糖合成,特点：先合成多肽链，再加工糖链不需载体过程：,在GalNAc转移酶催化下，将UDP-GalNAc中的GalNAc转移至多肽链的丝/苏氨酸的羟基上，形成O-连接；在相应的糖基转移酶作用下，GalNAc上逐个加上糖基，直至O-连接寡糖链形成,五、蛋白质-N-乙酰葡糖胺的糖基化是可逆的单糖基修饰,-N-乙酰葡糖胺(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白和分泌蛋白;,通过O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将-N-乙酰葡糖胺以共价键方式结合于蛋白质的Ser/Thr残基上;主要存在于细胞质或细胞核中，不在内膜（内质网、高尔基体）系统中进行,O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性的-N-乙酰葡糖胺酶(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。,六、糖蛋白分子中聚糖影响蛋白质的半衰期、结构与功能,HMG-CoA还原酶去聚糖后活性降低90%以上；LPL的活性依赖于N-连接型聚糖的核心五糖。,（一）聚糖可稳固多肽链的结构及延长半衰期,（二）聚糖参与糖蛋白新生肽链的折叠或聚合,用DNA定点突变方法去除某一病毒G蛋白的两个糖基化位点，其链内二硫键错配成链间二硫键。,（三）聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向运输,溶酶体酶合成后向溶酶体的靶向运输。,（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；ABO血型物质是存在于细胞表面糖脂中的聚糖组分；细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞-细胞的结合。IgG属于N-连接型糖蛋白，其聚糖参与结合其受体和补体。,蛋白聚糖Proteoglycan,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,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,单糖结构,-D-葡糖醛酸 -L-艾杜糖醛酸 （GlcUA） ( IdoUA）,-D-葡糖胺 -D-半乳糖胺 （GlcN） （GalNAc）,一、糖胺聚糖,糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）是由己糖胺和己糖醛酸构成的重复二糖单位。,硫酸软骨素(chordroitin sulfate)硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸角质素(keratan sulfate)透明质酸(hyaluronic acid)肝素(heparin)和硫酸类肝素(heparan sulfate),体内重要的糖胺聚糖（6种）：,二、核心蛋白,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域锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子中。,大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖（如：蛋白聚糖聚合体）小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖（如：饰胶蛋白聚糖）跨膜或胞内蛋白聚糖（跨膜如：黏结蛋白聚糖，胞内如：丝甘蛋白聚糖）,根据核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分为3类：,细胞表面的黏结蛋白聚糖,黏结蛋白聚糖（syndecan-1）为细胞膜表面主要蛋白聚糖成分,蛋白聚糖聚合物,三、蛋白聚糖的合成,在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时即以O-连接或N-连接的方式进行聚糖加工；在高尔基体内进行糖链延长或加工修饰；,多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，单糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提供；硫酸由PAPS提供；糖胺的氨基来自于Gln。,四、蛋白聚糖的功能,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。这与细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。,抗凝血(肝素)参与细胞识别结合与分化(细胞表面的硫酸肝素)维持软骨机械性能(硫酸软骨素)等,1. 构成细胞外基质最主要功能,2. 其它功能,糖蛋白与蛋白聚糖的区别,第三节 糖脂Glycolipid,糖脂（glycolipid）是糖通过半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。,鞘糖脂（sphingolipid）甘油糖脂类固醇衍生糖脂。,根据脂质部分不同，糖脂可分为：,一、鞘糖脂是神经酰胺被糖基化的糖苷化合物,鞘糖脂是以神经酰胺（N-脂酰鞘氨醇）为母体的化合物。其分子中的神经酰胺1-位羟基被糖基化。,鞘糖脂分子中的单糖主要为：葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸,（一）脑苷脂(cerebroside)是不含唾液酸的中性 鞘糖脂（二）硫苷脂(sulfatide)是指糖基部分被硫酸化的酸性鞘糖脂（三）神经节苷脂(ganglioside)是含唾液酸的酸性鞘糖脂,根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂可分为：中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂,几种鞘糖脂的化学结构,二、髓磷脂中含有甘油糖脂,甘油糖脂（glyceroglycolipid）也称糖基甘油脂，由二酰甘油分子3位上的羟基与糖基连接而成。 是髓磷脂的重要成分。,单半乳糖基二酰甘油 二半乳糖基二酰甘油,