糖生物学与分子诊断

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2001年9月:启动 “功能糖组学”研究,目标: 阐明由蛋白质-糖链相互作用所介导的细胞通 讯机制。
由美国MIT主办、付款订户超过30万、在预测和 评估高科技发展趋势和指导风险投资方面具有权威 性地位的杂志Technology Review,在2003年1月 21日出版的一期中,将糖组学确定为行将改变世界 的 十 大 新 兴 技 术 之 一 。 在 2003 年 GlycoSuiteDB (5.0版)糖组数据库中,已经积累了来自187个物
糖链的多样性和复杂性
DNA中,G-C → 一种结构 糖链中,Man → Gal Man 可以和 Gal的C2、C3、C4、C6连接→4 Man → Gal可以用αβ连接→8 甘露糖残基可以以呋喃糖或吡喃糖形式→16
糖链的多样性和复杂性
由4个核苷酸组成的寡核苷酸,可能的序列 仅有24种;
而由4个己糖组成的寡糖链,可能的序列则 多达3万多种。
1897年 (Buchner)发现酵母无细胞提取液糖→酒精 ↓
2O世纪3O年代糖酵解途径的基本阐明 ↓
2O世纪60年代中叶细胞信息的职能 ↓
2O世纪8O年代下半叶对糖类分子的研究终于形成一个明 显的新高潮 ↓
20世纪末由几个糖生物学家同时提出了“糖组”的概念
1988,Raymond Dwek 提出 糖生物学 (Glycobiology)的概念 (Annuel Review of Biochemistry)
糖生物学与分子诊断
一、概述
糖类化合物是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物 和某些衍生物的总称
糖类物质可以根据其水解情况分为: Monosaccharide 单糖 Oligosaccharide 寡糖 Polysaccharide 多糖
在生物体内: 均一多糖 homopolysaccharide 杂多糖 heteropolysaccharide 糖复合物 glycoconjugate:
种、总数超过8100种的糖链结构,其中有890种N连接寡糖链、709种O-连接寡糖链、以及85种其他
类型糖链的结构已经完全测定清楚。
糖科学与糖组学的意义
Gest和 Schopf:“以糖类为基础的细胞体系 为生物化学层次和细胞层次上的进化提供了成功 的起点”。
•Scientists are saying that glycomics could fuel a revolution in biology to rival that of the human genome. [New Scientist, Oct. 2002]
正是由于糖链结构的复杂性,使其可能包含 的信息量比核酸和蛋白质大了几个数量级。
❖ Glycobiology:
✓ 糖链具有比核酸和肽链更大的潜在信息编码 容量.
C.聚糖结构,即结构信息;
d.糖基化功能,即功能信息
二、糖复合物的结构与功能
糖蛋白Glycoproteins: 由糖和多肽或蛋白质以共价 键连接而成的结合蛋白。糖含量1%—80%。不多 于15个单糖残基
蛋白聚糖 Glycoproteins :含大量糖胺聚糖并与 多肽骨架连接的高分子物质。糖含量>95%
糖复合物 glycoconjugate—糖类与蛋白或脂 类形成共价结合物。
❖ Glycobiology:
❖糖类作为生物能源分子的重要性在经典的生物化学 领域中早已得到广泛的探讨和论述,然而这部分内 容只是当代糖生物学研究的一个小小的分支.
❖糖生物学主要关注的是糖类作为信息分子和调节分 子在生物体的各项正常生命活动和病理状态下所发 挥的作用.
糖类作为信息分子
在受精、发生、发育、分化,神经系统和免疫系统衡 态的维持等方面起着重要作用
炎症和自身免疫疾病、老化、癌细胞的异常增殖和转 换、病原体感染
植物和病原体相互作用 植物与根瘤菌共生等生理和病理过程都有糖类的介导
以1843年杜马(Dumas)提出糖类实验式. ↓
19世纪8O年代(Fischer) 单糖分子结构 ↓
➢ Glycobiology: Study of the structure, chemistry, biosynthesis, and biological functions of glycans and their derivatives.
➢糖生物学(Glycobiology):是研究糖类(即碳 水化合物)及其衍生物的结构、代谢、生物学 功能、以及与疾病的关系的科学,是当代生物 有机化学和分子细胞生物学的一个活跃的交叉 学科前沿。
糖脂 Glycolipid: :由糖通过其半缩醛羟基以糖苷 键与脂质相连的化合物。
膜蛋白中的糖
Wenzhou Medical University
糖蛋白及糖链
蛋白质 糖蛋白
多糖 多糖中多为糖的衍生物,如N-乙酰氨基多糖等(常 见的糖是半乳糖或甘露糖) 寡糖链多是分支的,一般仅含有15个以下的单糖, 分子量在540-3200。但糖链数目变化很大
Wenzhou Medical University
• 淋巴细胞表面的糖基是使它正确进入淋巴 组织的决定因子,如果用岩藻糖酶处理淋巴 细胞后,后者不能进入脾脏改进入肝脏
Wenzhou Medical University
内质网中新 合成的溶酶 体酶靠糖链 上的6-磷酸 甘露糖标记, 得以通过胞 内分发系统 进入行使功 能。
1991,国际性杂志《 Glycobiology》创刊
糖生物学:研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和 生物学功能的一门学科。
涉及到学科:分子生物学、细胞生物学、病理学、 免疫学、神经生物学等
各国政府对糖生物学研究的支持
美国能源部(1986)资助佐治亚大学创建了复 合糖类研究中心(CCRC),建立复合糖类数据 库(CCSD)。
Sharon, N. :糖科学研究是“分子细胞生物学 领域最Βιβλιοθήκη Baidu一个遗留的前沿”
糖组学(糖蛋白)------涉及单个个体的全部糖蛋白结 构分析,确定编码糖蛋白的基因和蛋白质糖基化的 机制.
糖组学主要解决4个方面问题:
a.什么基因编码糖蛋白,即基因信息;
b.可能糖基化位点中实际被糖基化的位点,即糖基 化位点信息;
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