糖蛋白

复杂型N-糖链中与Asn连接的GlcNAc上可 发生岩藻糖苷化(Man → GlaNAc),称为核心 岩藻糖。有时在五糖核心区的β-Man尚可连 接GlcNAc,称为平分型GlcNAc。
(二)O—连接糖链
采用O—连接方式的糖蛋白中，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，因此糖链的结 构相互之间差异较大。
又如Tf受体的第251Asn被点突变后，除 不能形成二聚体外，还被细胞内水解酶迅速 水解而不能定位于细胞膜，说明糖链的存在 对蛋白肽链可发挥屏障保护作用，使肽链免 遭细胞内蛋白酶的水解。此外研究证明N-或 O-Gal糖链末端NeuAc对防止蛋白水解也是 必需的。
2.分泌性蛋白：
糖蛋白分泌出细胞的过程也与其糖链 有关。但分泌性糖蛋白的转运对糖链的 要求并不像膜蛋白那样是严格必需的。
二、糖蛋白的结构
• 糖蛋白中糖链与多肽链的连接方式主要 有两种，二者都需要在单糖与氨基酸残 基之间形成特异的糖苷键。其余还有较 少见的两种。
• 糖链的长短，结构和数目，在各种糖蛋 白之间可以相差很大。
通常见于糖蛋白寡糖链中的单糖有8种。 葡萄糖;半乳糖（Gal）； 甘露糖（Man）； N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）； N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）； 岩藻糖（Fuc）； N-乙酰神经氨酸（NeuAc） 阿拉伯糖(Ara)等。
2.与羟脯AA连接的糖链 由(L-Ara)阿拉伯糖 的异头碳与Hyp-OH缩合而成（L-Araβ1Hyp),此糖链见于植物的细胞壁，未见于动物， 对碱稳定，糖链较短，通常由1-4个Ara残基 组成。
3.与羟赖AA连接的糖链 由半乳糖的异头碳与 羟赖AA的-OH缩合而成。仅见于胶原蛋白中， 对碱稳定，糖基化常处于Gly-X-Hyl-Gly的序 列中，该四肽可能似糖基化受体的特征结构。
2.稳定作用 有若干去糖基后的糖蛋白较糖基化状态下对温度及
pH的变化更敏感，容易发生变性。反之，将寡聚糖链连 到某些蛋白酶上，可增加其稳定性，提示寡糖成分有抵 抗外界的变性因素，稳定糖蛋白的作用。
3.抗冻作用 在南极鱼体内的抗冻蛋白中含有Galβl→3GalNAc
的双糖结构，它能够与水分子相互作用形成氢键，在细 胞内与组织中阻碍冰晶的形成，从而降低了体内水分的 冰点。
第二节 糖蛋白的结构和生物合成
一、寡糖链的结构类型 (一)N—连接糖链
含有由两个位于糖链内侧(靠近肽链侧)的N—乙 酰葡萄糖胺和3个与之相邻的甘露糖组成的五糖核 心，它可能具有指导糖蛋白在细胞内转运的功能。
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。
很多糖蛋白的糖链被切除或结构改变后， 可影响其在细胞内的分栋、投送以及向细 胞外分泌。
1.细胞膜蛋白：如在T淋巴细胞上，与辅助T细胞相互作 用并作为AIDS病毒受体的糖蛋白，有两条N-糖链，缺 失其中一条即可因影响肽链的折叠而不能转运至细胞膜， 并和一种重链结合蛋白（Bip）结合而堆积于内质网中。 但肽链折叠和聚合正常的去糖链糖蛋白有时仍不能转运 至细胞膜，说明尚有其他的因素影响其转运。
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。
O—连接糖链的类型
1.与丝/苏AA连接的糖链 主要由GalNAc的异头 碳与Ser/Thr的-OH脱水形成a-糖苷键，多见于粘 液蛋白（粘液蛋白型Байду номын сангаас肽链）。除GalNAc外， GlcNAc、Gal、Ara、Man以及作为末端的唾液 酸及岩藻糖也可与Ser/Thr相连接。对碱不稳定， 可引起β消除反应。此糖链不存在核心结构区。
1.溶酶体酶参与甘露糖—6—磷酸信号，与溶酶体 膜上的6-磷酸甘露糖受体识别并结合而产生定向 运输至溶酶体。 2.新合成的糖蛋白往往带有大的N—聚糖链，可能 有助于这些蛋白在内质网腔中保持良好的水溶性。 3.研究表明，有1种N—聚糖链与内质网腔中某些
糖蛋白的折叠与保留过程有关。
4.糖蛋白N-糖链参与新生肽链的折叠，维持正常 空间构象，如疱疹性病毒（VSV）。
O—糖基化也起始于内质网，第1个单糖的添 加在翻译尚未完成时就开始了；而添加末端糖基 的酶位于高尔基体内。
(三)蛋白质糖基化的调节
• 糖基转移酶具有高度的特异性。 • 寡糖链的有序性还可归因于细胞内催化
不同单糖添加的反应具有区域性。 • 糖蛋白加工酶之间存在种属变异性。 • 研究糖蛋白加工酶在不同种类的癌细胞
糖蛋白
第一节 糖蛋白研究概况
概念：糖蛋白是糖复合物中的1类，它是 指由寡糖链与其多肽链骨架共价连接而 形成的1类蛋白质。
属于糖复合物的范畴。
糖复合物根据糖链的结构、成分、同 多肽的连接位置及链型等区别可分为： 1.糖蛋白、糖肽、多糖-蛋白复合物（多
糖蛋白）——糖蛋白 2.肽聚糖、蛋白聚糖——蛋白多糖 3.糖脂、脂多糖等
典型的N-糖链通常包含一个五糖核心区： Manα1
↘ Manβ→GlcNAcβ → GlcNAcβ →Asn
↗ Manα1
以前认为这是N-糖链唯一存在的形式，近年
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两种新的
N-连接方式。
N—糖链按其五糖核心外侧所连入糖基的不同 分为3类(图8—2)：
蛋白多糖与糖蛋白的区别
蛋白多糖
糖蛋白
糖链含量： 较蛋白质部分多 多
一般少于蛋白质，少数可较
糖链组成： 主要为糖醛酸、 不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己糖、
N-乙酰氨基己糖
甘露糖、半乳糖，末端为
唾液酸及岩藻糖
糖基排列： 二糖分子连成长链
大多为分支寡糖链
与肽链连 一般为O-糖苷键连接 O-糖苷键或N-糖苷键连接
二、糖蛋白的生物合成
• 糖蛋白的生物合成N—连接与O—连接寡糖 链的生物合成过程不完全相同，但蛋白质的 糖基化过程的这两种方式都是对蛋白前体的 加工和修饰，使之形成具有特定功能的结构。
• 在这一过程中，各种寡糖链的形成都需要一 定的糖基供体以及相应的糖基转移酶，并在 细胞内特定的部位进行。
• 内质网和高尔基体是糖基化进行的主要部位。
三、糖蛋白的主要类型糖蛋白按照其多肽链与寡 糖链间连接方式的不同，主要分为三大类(图8—
1)：
(一)含有O—糖苷键，这种连接发生在丝氨酸或 苏氨酸上的羟基与乙酰半乳糖胺之间。 (二)含有N—糖苷键，在多肽链中天冬酰胺氨基 侧链上的氮原子与N—乙酰葡萄糖胺之间形成。 (三)通过磷脂酰乙醇胺将蛋白质的C—末端连至1 个聚糖上，再通过后者的葡萄糖胺与质膜上的磷 脂酰肌醇。故以这种方式存在的糖蛋白被称作 GPI锚固糖蛋白(糖基磷脂酰肌醇锚白)。
4.GPI的锚固作用
①GPI锚固方式与带有跨膜序列的蛋白质相比， 可极大地增加蛋白质在细胞膜上的活动性。②一 些GPI锚固蛋白可能与细胞内外的信号传递通路 相连接。
③有证据表明，GPI在某些上皮细胞中可使特定 的蛋白质向细胞顶部的质膜定向运送并最终在那 里定位。
（二）、对糖蛋白前体加工与折叠的特殊作用
1．高甘露糖型(highmannose) 其五糖核心以 外的部分几乎全部由甘露糖组成，通常有2～6 个甘露糖连于核心五糖上。 2．混合型(hybrid) 核心五糖除连接高甘露糖 链外，还连接由N—乙酰葡萄糖胺起始的糖链。 此型也可带平分型GlcNAc。
3．复杂型(complex) 其特点是与两个核心 а—甘露糖上的4个羟基位点相连的糖基均是 β—N—乙酰葡萄糖胺，后面可继续连接岩藻 糖，半乳糖及唾液酸等不同类型的糖基。多数 复杂型寡糖在乙酰葡萄糖胺位点后继续延伸， 可形成2～4个分枝状结构，特称为二天线，三 天线和四天线。
（三）锚固糖蛋白 (糖基磷脂酰肌醇锚蛋白)
通过磷脂酰乙醇胺将蛋白质的C—末 端连至1个聚糖上，再通过后者的葡萄糖 胺与质膜上的磷脂酰肌醇相连。故以这 种方式存在的糖蛋白被称作GPI锚固糖蛋 白(糖基磷脂酰肌醇锚蛋白)。
（四）与末端氨基相连的糖链
是一种罕见的糖链连接方式，存在于 糖尿病人，血红蛋白AIC等糖化蛋白中。 是肽链末端氨基酸的-NH2或赖氨酸的末 端-NH2与糖的醛基（-CHO）先形成 Schiff氏碱，然后重排而成。
第三节 糖蛋白中糖链的功能
一、研究糖蛋白的寡糖链生物功能的常用方法 1.比较不同糖链的同种糖蛋白的生物活性
比较不同组织细胞来源的及比较病理和正常的 组织中同一种糖蛋白活性功能，获得糖链结构与 功能关系的信息。
2.应用内切糖苷酶和外切糖苷酶
• 内切糖苷酶：肽-N-聚糖酶；肽-O-聚糖酶 主要用于研究整条糖链的生物学作用。
接方式： 有时可游离存在
分布： 主要在细胞外，各种 分布广泛，细胞内外皆有
结缔组织基质中
生理功能： 以维持结缔组织的
作用广泛，许多粘蛋白、血
功能为主
浆蛋白、膜蛋白等结构蛋白
均为糖蛋白
一、糖蛋白的分类
1.根据糖蛋白的分布与功能相结合的原则分类： 有粘液糖蛋白、血清糖蛋白、结构糖蛋白、膜 糖蛋白等。 2.根据来源分类：有哺乳动物糖蛋白、鱼和无 脊椎动物糖蛋白、植物糖蛋白、微生物糖蛋白 等。
（五）寡糖链与糖蛋白的生物活性
(一)N—连接糖链的合成过程
(一)N—连接糖链的合成过程 1．寡糖—脂质中间体的装配与转移 （形成特有的含有Glc3Man9GlcNAc2 寡糖链的寡糖—脂质中间体） 2．寡糖前体的广泛修饰
(二)O—连接寡糖的合成
O—连接寡糖的合成不需要形成寡糖脂质中间 体。它的第1个单糖是由UDP—活化糖基(多为 N—乙酰半乳糖胺)在糖基转移酶的催化下，直 接通过肽链上的丝氨酸或苏氨酸位点连到蛋白质 上。随后另一糖基转移酶催化第2个核苷酸—糖 基复合体中的单糖加入。