第十一章 糖蛋白与蛋白聚糖

糖复合物：如糖蛋白(glycoprotein)、蛋白聚糖(proteoglycan）、
糖脂(glycolipids)。糖脂不属于蛋白质,了解不多。
糖蛋白或蛋白多糖中的单糖
生物界已发现200多种单糖，但只有11种出现在糖蛋白或蛋 白多糖中。 己糖: 半乳糖(Gal)、葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man) 脱羟己糖：L－岩藻糖(Fuc) 己糖衍生物：乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc).乙酰氨基半乳糖(GalNAc 戊糖：木糖(Xyl)、L－阿拉伯糖(Ara)
Rh抗原：
1940年， Karl Landsteiner从恒河猴血液中发现 恒河因子（Rhesus Factor），即Rh抗原。绝大多数人 血型为Rh阳性，少数为Rh阴性(汉人的3‰)，RH阴性在 A,B,O,AB血型中的比例3:3:3:1 。 如Rh阴性的母体孕育了Rh阳性的胎儿后，胎儿的红 细胞若进入母体时，即可刺激母体产生抗Rh阳性抗体， 一旦母体孕第二胎时，此种抗体便可通过胎盘，溶解胎 儿的红细胞，造成新生儿溶血。 若母体曾输Rh阳性血，则第一胎即可发生新生儿溶血。
己糖胺: 半乳糖胺(GalN)、葡萄糖胺(GlcN)
唾液酸(SA)：一类九碳单糖，所有神经氨酸或酮基-脱氧壬酮糖 酸(KDN)的N-或O-衍生物的总称;相关衍生物已超过百余种。
醛酸：葡萄糖醛酸(GlcA)、艾杜糖醛酸(IdoA)
淀粉多糖
直链淀粉:由D-Glc经（α1-4）糖苷连接而成的无分支的糖链，
① N-聚糖的五糖核心
平分型修饰:对分子结合、信号传导、生殖发育以及肿瘤细胞的生物学行为都有重要影响；如影响 受体-配体，抗原-抗体结合；已知至少9种膜型和可溶性AC，即使蛋白质部分差异较 大，但平分型糖差异极小。 核心Fuc:阻断岩藻糖基转移酶(FUT8)基因表达,能有效阻断肾小管上皮细胞的间质纤维化(EMT)。
必须有Asn-X-Ser/Thr(NXS/T) 序列子（sequon）,其中X可以 是Pro以外的任何氨基酸。
O-GalNAc和N-聚糖是最重要的糖蛋白糖链，可共存于同一肽链。
O-GalNAc聚糖和N-聚糖的主要区别
2.聚糖的结构
⑴ N-连接型聚糖
N-聚糖由一个分支的五糖核心 (pentasaccharide core) 和不同数量的外链组成。
个α-Man的C2位上,称为C2C2 二天线N-聚糖 .
三天线可分成两类
C2,4C2三天线 N-聚糖:一条链连在α1,3Man的C2和C4;
另一条链连在α1,6Man的C2位。 C2,4C2三天线
C2C2,6三天线N-聚糖: 一条外链连在α1,3Man的C2位,另
两条外链连在α1,6Man的C2和C6位. C2C2,6三天线
1-4类核心较常见 核心2和4有分支
b. 骨架
核心外侧的延长部分。O-GalNAc聚
糖的骨架和N-聚糖的外链相似，基本由 β连接的Gal-GlcNAc二糖单位组成.
c. 非还原末端
O-GalNAc聚糖的非还原末端的基团大致有
三种：SA化、硫酸化和L-Fuc化，还有 HSO3–
修饰糖基） O-GalNAc聚糖的非还原末端的糖基往往组
一、糖蛋白中聚糖的分类和结构
1.糖基的连接方式和分类 2.聚糖的结构
1.糖基的连接方式分类
⑴ O-连接糖基或糖链
糖链的还原端与蛋白质肽链中Ser、Thr或
羟赖氨酸残基中羟基的氧原子（O）相连接，这
类连接方式很容易被稀碱水解。 可分两种连接方式:
① 糖基与羟赖氨酸的OH连接
这类糖基只存在于胶原中，只有两种： O－Gal O－Gal－Glc
动物肝中糖原特别丰富，可占湿重的7％，呈大颗粒状存在。
纤维素（cellulose）和几丁质（chitin）
纤维素：是木材的主体，尤其是棉花。分子是线状 同多糖，由1-1.5万个D-Glc单体（β1-4）构成. 几丁质：由N-GlcNAc以（β1-4）连接成的线形同 多糖。
糖脂的结构
Kdo:3-脱氧-D-甘露-辛酸（脱氧辛酮糖酸）;Hep：L-甘油-D-甘露 庚糖；AbeOAc:一种3，6-双脱氧己糖；Rha:α-L-吡喃鼠李糖
N-聚糖具有种属、组织特异性。即使是同一糖蛋白，
其不同NXS/T位点上N-聚糖结构也不同。将这一聚糖结 构的不均一性,称糖型（glycoform）, 即同一糖蛋白
质分子中的不同糖基化位点具有不同的糖型.
大鼠Thy-1糖蛋白糖链的不均一性
大鼠胸腺和脑Thy-1糖蛋白(CD90)肽链一级结构相同，但Thy-1 蛋白分子中3个糖基化位点上的N-聚糖不同，而且同一细胞中糖
第十一章 糖蛋白与蛋白聚糖
第一节 糖蛋白
第二节 蛋白聚糖
糖蛋白或蛋白聚糖，包括酶、激素、膜蛋白、血浆蛋白、结构 蛋白、毒素等。占总蛋白½以上。糖蛋白的含糖量可以小 于1％或大于99％。如胶原蛋白<1％；糖元>99％。糖蛋白 或蛋白聚糖中的糖链称聚糖(glycan)。 聚糖：即寡聚糖(oligosaccharide)或多聚糖(polysaccharide) 的总称。由同一种单糖连接而成的多糖称同多糖（homopoly saccharide）；而由两种以上单糖连接而成的多糖称杂多糖 (heteropolysaccharide). 游离形式：如植物杂多糖(heteropolysaccharide)
Lewis血型：
Lewis血型系统不同于其他大多数人的血型系统， 这是一种存在于唾液与血浆中的可溶性抗原。
Fucα1,2 Galβ1,3 GlcNAcFucα1,2 Galβ1,4 GlcNAcGalβ1,3 GlcNAcGalβ1,4 GlcNAc-
(Lea抗原 ) (Leb抗原 ) (Lex抗原) (Ley抗原)
糖链都有分支，大多存在于血浆蛋白，故称血浆蛋白型聚糖， 但在细胞膜和胞质中也普遍存在，可和O-GalNAc并存于同一 肽链上。
糖基组成除GlcNAc外，尚有Gal和Man。酸性N-聚糖的末端有 SA，中性糖链则一般以Gal或Fuc为末端。 少数的N-糖链含GalNAc和末端硫酸基团。
N-糖基化位点:
糖蛋白的荧光染色技术
甲苯胺兰,R山兰,高碘酸-Schiff试剂,高碘酸-硝酸银; SYPRO RUBBY总蛋白和Pro-Q Emerald (Diamond )糖蛋白
（磷蛋白）染色
第一节 糖蛋白
糖蛋白（glycoprotein）是蛋白质和糖 类的共价复合物
一、糖蛋白中聚糖的分类和结构
二、糖蛋白中聚糖的代谢 三、糖蛋白中聚糖的功能
⑵ ⑶ ⑷
唾液酸化Lea（sLea）
⑸
见于2型糖链
常见的唾液酸化三糖外链 H-2抗原 无Fucα1,2者为Lex血 型抗原，有者为Ley
唾液酸化Lex（sLex）
⑹ ⑺ ⑻ ⑼
⑽
只存在于灵长类以下哺乳动物 存在于少数糖蛋白外链
N-聚糖的外链（天线）结构类型
⑾ ⑿
④N-聚糖的种属、组织和糖基化位点差异
二、糖蛋白中聚糖的代谢 1. N-聚糖的合成和加工 2. O-GalNAc聚糖的合成 3. 聚糖的降解
1. N-聚糖的合成和加工
N-聚糖的合成是共翻译(co-translational）过程， 即在粗面内质网上合成糖蛋白的时，就会在NXS/T位点
Lewis抗体大多为天然发生，属IgM，所以一般不会 引起新生儿溶血病 。
血型抗原的表达常是互相拮抗，即在一条
糖链的末端不会同时表达两种血型抗原. 末端增加一个糖基可使一种血型抗原变成
另一种血型抗原.
O-GalNAc聚糖可能也存在种属、组织、蛋 白质和位点特异性，但报道较少.
O-糖链和N-糖链连接比较
② 糖基和Ser或Thr的OH连接:
Ser/Thr-Fuc：是近来在EGF结构域中发现的只有一个Fuc的糖蛋 白，Ser/Thr的N端常有两个连续的Gly，功能尚不清； Ser/Thr-GlcNAc：每个连接位点只有一个糖基，但可有多个连接 位点；在神经细丝蛋白，突触囊泡蛋白，细胞骨架蛋白，转录 因子及癌基因蛋白等发现；功能不清。可能参与核内蛋白的投 递，也可能参与蛋白质的磷酸化（如正常人脑中tau蛋白为oGlcNAc,而Alzheimer病人中大量被磷酸化取代）；
侧（非还原侧）,分别以αl,3键连接GalNAc或Gal：
GalNAcα1,3(Fucα1,2)Galβ1,3 GlcNAc- (血型A，H-1) Galα1,3(Fucα1,2)Galβ1,3 GlcNAc-（血型B，H-1） GalNAcα1,3(Fucα1,2)Galβ1,4 GlcNAc- (血型A，H-2) Galα1,3(Fucα1,2)Galβ1,4 GlcNAc- (血型B, H-2)
Ser/Thr-GalNAc：是最常见的O-连接,最少1个GalNAc,多达18个 以上,可连成长链或分支糖链。主要存在于粘蛋白（mucin）中， 又称粘蛋白型聚糖。糖基组成除GalNAc外，还有Gal和GlcNAc; 非还原端偶尔含SA或Fuc,但不含Man。
⑵ N-连接糖链
常为6-数十个糖基的糖链；还原端GlcNAc与蛋白质中Asn酰 胺氮（N）以β1,4糖苷键连接。这种连接方式不被稀碱水解， 但可用肼解法将其与蛋白质分离。
研究发现：昆虫细胞仅能表达高甘露糖型N-糖链(Man３-GlcNAc2) 而且缺乏由五糖核心生成复合型或杂合型糖链的能力，昆虫病毒
多糖也有类似现象。
Gal-GlcNAc 二糖单位
复合型
杂合型
高 ( 寡 ) Man 型
③ 天线数
N-聚糖的天线数有1-5条，其中单天线很少见.
二天线：较多见,两条天线都以β1,2键分别连接于两
GalNAcα1,3 GalNAcα1 Ser/Thr
② 多糖基
两个以上糖基的O-GalNAc聚糖，结构可分为核心， 骨架（back-bone）和非还原性末端
a.核心 与N-聚糖的五糖核心不同，O-GalNAc的核心至少 有8种，主要由内侧的GalNAc和外侧的Gal或/和GlcNAc 以不同的方式连接而成，也可由两个GalNAc组成。
② N-聚糖分型(三型)
高（寡）甘露糖型( high-or oligo-mannose type ): 五糖核心以外的糖基全部是 Man。 复合型(complex type)：天线(antenna)连接GlcNAc、 Gal和 SA(NeuAc)或Fuc组成。
杂合型(hybrid type): 一半分子似复杂型，另一半分 子似高甘露糖型。
Mr几千到几百万； 支链淀粉：Mr可达一亿，并有大量分支，直链（α1-4 ）,分支 点（α1-6），大约24-30个残基出现一个分支点。
非还原端
还原端
Leabharlann Baidu
直链淀粉
支链
分支点
非还原端
还原端 支链淀粉
主链
糖原（glycogen）
动物细胞储藏多糖。结构与支链淀粉大体相同，但具有更多分 支（平均8-12个残基出现一个分支），且结构比淀粉更紧密。
成血型抗原. 如 ABH 抗原, Lewis抗原。
血型抗原
1900年，奥地利Karl Landsteiner在红细胞中发现抗原 物质。据其原理发现了人的ABO血型。血型（blood groups）是 血液抗原表现的一种遗传性状。 ABH 抗原:A和B血型的抗原是在H-1或H-2结构(即血型O)的外
蛋白分子也高度不均一。糖链Asn23为高甘露糖型糖链，Asn74为
杂合型或复合型糖链，而Asn98则能为任一N-糖链.
Asn23
Asn74
Asn98
Asn23
Asn74
Asn98
M:高甘露糖型;H:杂合型;C:中性复合型;S:唾液酸化复合型;F:有核心Fuc;L:有GalNAc重复序列。
⑵ O-GalNAc 糖基或聚糖
① 单糖基和双糖基
最简单的O-GalNAc只有一个GalNAc,存在于为数不
多的粘蛋白及分泌性糖蛋白中，如颔下腺粘蛋白、胃
粘蛋白和lgA等
两个糖基组成的 O-GalNAc 聚糖有 4 种：
SAα2,6 GalNAcα1 Ser/Thr Galβ1,3 GalNAcα1 Ser/Thr GlcNAcβ1,3 GalNAcα1 Ser/Thr
四天线
C2,4C2,6 四天线N-聚糖：正常细胞中含量较少,两条外 链连在α1,3Ｍan的C2和C4位,另两连在α1,6Ｍan 的C2C6位. 鸟类的糖蛋白中可存在C2,4C2,4,6五天线N-聚糖
C2,4C2,6 四天线
见于1型糖链
⑴
兼有α2,3 和α2,6唾液酸外链 H-1抗原 无Fucα1,2者为Lewisa 血型抗原，有者为Leb