糖生物学基础

糖生物学基础

举出5个糖复合物例子，说明其合成途径及重要生物功能。

现以N-连接糖蛋白中免疫球蛋白G、卵清蛋白；0-连接糖蛋白中黏蛋白、运铁蛋白；蛋白聚糖中肝素共5种糖复合物为例。

一．N-连接糖蛋白

定义：糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的Asn氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。

连接点的结构：GlcNAcβ-N-Asn

糖基化位点：N-连接聚糖中Asn-X-Ser／Thr三个氨基酸残基序列子(其中X 是除脯氨酸外的任一氨基酸)称为糖基化位点。

结构：（三型）

结构特点：

A.每种类型都具有一个五糖核心

B.它们具有不同的分支，这些寡糖链分支常常被称为天线

C.血液循环中和膜上的糖蛋白常常是N-糖苷连接

N-连接寡糖的合成：

N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇(dolichol)作为糖链载体，先合成含14糖基的寡糖链，然后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而成。每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶催化完成，糖基必须活化为UDP或UDP的衍生物。

免疫球蛋白G属N-连接糖蛋白。生物功能如下：

I g分子具有结合抗原和刺激抗体生成的双重功能。首先，

它能与抗原结合，产生多种生物效应，包括:①与病原微

生物或它分泌的毒素结合，产生抗感染免疫;②活化体液

的一类正常组分，即补体分子，起到杀伤病原体或靶细

胞的作用;③加强吞噬细胞等免疫细胞的吞噬或杀伤效

应;④与组织中的肥大细胞或嗜碱性粒细胞结合，产生过

敏反应;⑤封闭移植的脏器，增强对它的保护，减缓排

斥;⑥封闭肿瘤细胞，降低免疫保护。免疫球蛋白还能穿

过胎盘输送给胎儿。此外，由于Ig分子由糖蛋白组成，

所以除了上述抗体活性，还有抗原性，可活化自身免疫

细胞，使之产生针对抗体的抗体──抗独特型抗体(Id抗

体)，从而形成自身调节的功能。各类免疫球蛋白的特性五类Ig在理化及生物学特性上各有不同。IgG。IgG是生物体液内主要的Ig，约占血液中Ig总量的70~75%。由于IgG能通过胎盘，所以新生儿从母体获得的IgG 在抵抗感染方面起重要作用。婴儿出生后2~4周开始合成IgG，8岁以后血清中IgG可达到成人水平。由于IgG较其他类Ig更易扩散到血管外的间隙内，因而在结合补体、增强免疫细胞吞噬病原微生物和中和细菌毒素的能力方面，具有重要作用，能有效地抗感染，这是对人体有利的一面。但某些自身免疫病，如自身免疫性溶血性贫血、血小板减少性紫癜、红斑狼疮以及类风湿等中的自身抗体都是IgG。一旦它与相应的自身细胞结合，反而加强了组织损伤作用。

卵清蛋白属N-连接糖蛋白。生物功能如下：

系卵清中蛋白质的主要成分。

卵清蛋白就是动物卵中的贮藏蛋白,是给发育

中的胚胎提供氨基酸的.植物种子中也有许多

贮藏蛋白,是种子萌发的养料来源,也是食物中

重要的蛋白质来源

含有微量的磷。系卵清中蛋白质的主要成分，

约占65%。鸡的卵清蛋白分子量约4万5千，

氨基末端是甘氨酸，但其氨基被乙酞化。羧基

末端为脯氨酸，等电点pH约 4.7(离子强度

=0.01)。容易结晶，但根据电泳实验已知是含

有2个磷酸基(与丝氨酸作酯键结合)和1个磷酸基的两种分子的混合物。不论哪一种分子，在其天冬酰胺残基的位置上均与一个由3个N-乙酰葡糖胺、5个甘露糖残基组成的寡糖，形成N-糖苷键。用枯草杆菌蛋白酶作用时，从羧基末端断离出寡肽后，转变成结晶性的衍生蛋白质-片

清蛋白(plakalbumin)。

在生物制品行业，通常被用来与小分子半抗原偶联，合成完全抗原，用于免疫动物或者包被酶标板

二. O-连接糖蛋白

定义：糖蛋白糖链与蛋白部分的Ser、Thr或hydroxylysine的羟基相连，称为O-连接糖蛋白。

连接点的结构：GalNAcα-O-Ser／Thr

多数糖蛋白是膜结合蛋白(在膜结合多聚核糖核蛋白体合成)故O-连接多肽和其他糖蛋白是由m-RNA编码的。O-糖苷型寡糖链糖基由核苷酸糖提供，在糖基转移酶催化下逐步添加的。

每一特异糖苷键的合成均需相应特异的糖基转移酶的作用,催化糖链内部糖基的酶位于内质网，第一个糖基添加发生在蛋白质翻译过程中,末端糖基位于Golgi器。合成特点有

（1）系列膜结合糖苷转移酶参与，糖基逐一添加方式进行的；

（2）一糖基转移酶特异的催化形成一特殊糖苷键；

（3）数酶位于Golgi器的不同部位；

（4）糖基化反应由相应的核苷酸糖参与；

（5）反应过程没有寡糖焦磷酸长醇参与,不包含糖苷酶作用，

（6）O-糖基化发生在一定的Ser或Thr残基，是伴翻译过程。

黏蛋白属O-连接糖蛋白，生物功能如下：

1 分子量巨大多肽链含1万个氨基酸残基，8个编码基因，有成串的重复序列，其中含Ser及Thr。可以是膜结合或分泌型的分子形成以二硫键连接的寡聚体

2 高度粘稠--多种润滑功能所必需

3 通过二硫键可形成分支结构，水化后形成胶状

4 抗菌性能-黏蛋白及末端结构对细菌有特异的亲和力

5 膜型细胞表面黏蛋白还具有调节细胞间粘附作用

运铁蛋白属O-连接糖蛋白，生物功能如下：

运铁蛋白为血清中结合并转运铁的β-球蛋白。运铁蛋白主要在肝脏合成，它的减少可作为一项判断肝病预后的指标。其受体上Asn251糖基化位点经基因突变去除后，不能形成正常的二聚体，影响其转运功能。通过血清运铁蛋白的测定，也可反应缺铁性贫血等多种疾病。在健康的情况下，运铁蛋白饱和度在33%左右，但若是因为重金属中毒导致全部的结合位都被离子占据，就会发生100%饱和的情形。在一般缺铁性贫血的情形下，血清铁浓度低，运铁蛋白高，因此运铁蛋白饱和度会非常低。

三．蛋白聚糖的生物合成

包括肽链的合成及糖链的合成。核心蛋白质肽链的合成是蛋白聚糖合成的限速步骤，在粗面内质网进行，其过程与一般蛋白质相同。肽链的糖基化在内质网起始，在戈尔吉氏体完成。氨基聚糖糖链的合成过程与糖蛋白者类似。亦由一系列糖基转移酶催化逐个将活化单糖的糖基转移到肽链及未完成的糖链，使之不断延长。糖基的硫酸化是在糖链的延长过程中进行的。由硫酸基转移酶催化，从磷酸腺苷磷酸硫酸转移硫酸基到糖基，糖链中的艾杜糖醛酸是由葡萄糖醛酸基在差向异构酶催化下发生旋光异构化形成的。

蛋白聚糖的功能：构成细胞外基质，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