糖基转移酶和糖苷酶
糖及糖组学考试复习题及答案解析
糖及糖组学考试复习题及答案解析1、糖⽣物学：通过运⽤分析化学、合成有机化学、⽣物化学与分⼦⽣物学、遗传学和细胞⽣物学等多学科⼿段研究糖及其衍⽣物的结构、合成代谢、⽣物学功能，以及与疾病的关系的⼀门交叉科学，包括糖化学、糖链合成、糖链在⽣物系统中功能及糖链操作技术等。
2、糖组学：是从分析和破解⼀个⽣物或⼀个细胞全部糖链所含信息这⼀⾓度⼊⼿，研究糖链的分⼦结构、表达调控、功能多样性以及疾病的关系的科学。
3、糖缀合物：⼜叫糖偶联复合物，糖与蛋⽩或脂类形成的共价结合物，如糖蛋⽩、糖脂、糖胺聚糖、蛋⽩聚糖及⼩分⼦糖苷。
4、糖基化反应：核苷糖供体和受体（如单糖、寡糖、蛋⽩质、脂和DNA）在特定的糖基转移酶的催化下⽣成糖基化受体同时释放出核苷酸的过程。
5、糖基转移酶：负责催化糖苷键的合成，是膜结合蛋⽩，有跨膜区，茎区和催化域组成。
糖基转移酶对受体结构有⾼度的特异性，并且酶的底物专⼀性相互重叠。
糖基转移酶的表达是基本⽔平组成型表达，还有发育阶段依赖及组织专⼀性，有105家族。
6、核苷糖转运⼦：在真核细胞中，能够将在细胞质中合成的核苷糖转运到亚细胞器（如内质⽹/⾼尔基体）的腔内，并从亚细胞器中送出核苷⼆磷酸转化⽣成的核苷⼀磷酸的蛋⽩载体，位于膜上。
7、N-糖链：糖链连接到蛋⽩质的天冬酰胺上，核⼼结构是Asn-GlcNAc2Man3，糖链较长，结构较复杂。
8、O-糖链：糖链连接到蛋⽩质的丝氨酸或苏氨酸上，糖链短，结构简单。
9、糖苷酶：是⼀类催化糖苷键⽔解的酶。
在酸性条件下，能催化由半缩醛羟基与醇羟基反应形成的糖苷键的断裂，有内切糖苷酶和外切糖苷酶。
根据结构差异分为135个家族（GH1-GH135）。
10、凝集素：⼀类⾮免疫来源的糖结合蛋⽩，没有酶活性，蛋⽩上有糖识别域，特异识别糖链末端特定的糖结构，能引起细胞凝集。
11、植物疫苗：病原体侵染植物，细胞表⾯半纤维素类多糖降解为寡糖，寡糖作为信号分⼦诱导植物基因表达，使植物表现出多种防卫功能，这些寡糖类物质具有类似疫苗的功能，植物疫苗有壳寡糖和⼏丁寡糖、葡寡糖、寡聚半乳糖醛酸。
糖基转移酶和糖苷酶
Transgenic pigs with GnT-III
Recombinant plant glycosyltransferases reported recently (2001–2004)
葡糖基转移酶多肽疫苗 HDS免疫大鼠的实验研究
葡糖基转移酶是致龋菌的重要致病因素之一， 具有利用蔗糖合成细胞外葡聚糖的催化活性和结合葡聚糖的活性，在细菌附着和菌斑形成的过程中起着重要作用。 抑制GTF活性，减少葡聚糖的产生是控制菌震斑预防龋病的重要手段之一。 目的： 动物体内研究葡糖基转移酶多肽疫苗HDS 免疫原性和防龋效果。
南通医学院生物化学教研室与美国纽约州立基础研究所神经生化系合作。
01
O-GlcNAc 糖基化修饰起到调节蛋白质的活性，在生命过程的许多方面起作用(如核运输，基因转录及翻译过程)。
02
OGT 基因敲除实验表明蛋白质O-GlcNAc 糖基化修饰是胚胎干细胞存活和个体发育所必需的。
03
蛋白质的O-GlcNAc 糖基化修饰还调节蛋白质磷酸化，蛋白质的O-GlcNAc 糖基化与磷酸化修饰间存在相互竞争、相互补充的关系。
糖基转移酶和疾病
这些结构异常的糖链出现在肿瘤细胞的糖蛋白上，使肿瘤细胞表面性质变化，导致细胞粘附、侵袭和迁移能力改变，是造成肿瘤细胞具有侵袭性和转移能力的一个重要原因。
七、糖基转移酶的应用
糖基转移酶在肝癌研究中的应用 恶性肿瘤中糖基转移酶表达及活性改变所致肿瘤细胞表面糖链结构的变化在肿瘤的诊断、预防方面有重要意义。 将糖基转移酶基因转染入肝癌细胞，过表达的糖基转移酶使细胞内某些蛋白发生糖基化,产生不同糖型，通过双向电泳和凝集素免疫印迹相结合，比较转染组和非转染组糖蛋白改变，从而确定蛋白质和糖基化的功能关系,研究为糖基化改变在肝癌发生中的作用研究奠定了基础。
蛋白质翻译后修饰
细胞应激反应
在应激条件下，如氧化应激和DNA损伤， 蛋白质翻译后修饰可以调控应激反应相关蛋 白的活性和功能，从而影响细胞的生存和凋
亡。
THANK YOU
泛素化作用
泛素化可以影响靶蛋白的稳定性、定位、活性以及与其他蛋白质的相互作用，从 而调控细胞内的多种生物学过程，如细胞周期、信号转导和自噬等。
泛素化可以标记受损或不需要的蛋白质，引导其被蛋白酶体降解，从而维持细胞 内蛋白质的平衡。
泛素化调控
泛素化过程受到严格的调控，涉及多种酶的协同作用。这些酶包括E1（泛素活化酶）、 E2（泛素结合酶）和E3（泛素连接酶）。
E3酶在泛素化过程中起着关键作用，它能够识别并结合特定的靶蛋白，将泛素分子准 确地连接到靶蛋白上。
此外，去泛素化酶能够逆转泛素化过程，去除已经结合在靶蛋白上的泛素分子，从而对 泛素化进行动态调控。
05
其他翻译后修饰
乙酰化
总结词
乙酰化是一种常见的蛋白质翻译后修饰，通过将乙酰基团连接到蛋白质的特定氨基酸残基上，可以调节蛋白质的 活性和功能。
翻译后修饰可以影响蛋白质的稳定性 ，通过增加或减少蛋白质的降解速率 ，从而影响细胞内蛋白质的水平和功 能。
蛋白质降解
某些翻译后修饰，如泛素化，可以标 记蛋白质进行降解，通过蛋白酶体途 径降解蛋白质，维持细胞内蛋白质的 动态平衡。
蛋白质功能调控
酶活性调节
亚细胞定位
许多蛋白质在翻译后被修饰以改变其酶活性， 例如，磷酸化可以激活或抑制酶的活性，从 而调控代谢过程和信号转导。
03
疾病与磷酸化
许多人类疾病与蛋白质磷酸化的异常有关。例如，一些癌症和神经退行
性疾病的发生与特定蛋白质的异常磷酸化有关。因此，对蛋白质磷酸化
糖生物学论文 糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂
糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂摘要：糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上，糖基化的产物具有很多生物学功能。
其是糖蛋白、糖脂中糖链生物合成的关键酶之一。
与此同时，对糖基化抑制剂的研究也是必要的。
两者在治疗一些因为糖基转移酶非正常表达引起的疾病有很大作用。
关键词：糖基转移酶；糖基化；糖基化抑制剂前言：糖基转移酶是广泛存在于内质网和高尔基体内的一大类酶，参与体内重要生物活性物质如糖蛋白和糖脂中糖链的合成，其作用是把相应的活性供体(通常是二磷酸核苷NDP-糖)的单糖部分转移至糖、蛋白质、脂类和核酸等，完成后者的糖基化加工，实现其生物学功能。
因此糖基转移酶的表达和活性的变化与许多疾病联系在一起，并可作为某些疾病的诊断标志，如α-1,3-半乳糖基转移酶活性在体内的再现会引发自身免疫反应，导致类风湿，并在器官异体移植中引起排斥反应；N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶、岩藻糖基转移酶等在成熟细胞中活性的明显升高被视为肿瘤发生的重要标志，并且被认为是肿瘤迁移恶化的重要原因。
因此设计合成糖基转移酶抑制剂，对于寻找抗肿瘤、抗免疫系统等新药研究有重要意义。
1 糖基转移酶的存在糖蛋白是通过蛋白质的糖基化组装实现的，而糖基化过程则通过多种糖基转移酶完成——在肽链合成的同时或合成后，在糖基转移酶的催化下，糖链被连接到肽链的特定糖基化位点上。
糖基转移酶具有高度的底物专一性，即同时对糖基的供体和受体具有专一性。
对糖基转移酶进行研究，是糖基化研究的第1步。
目前已对多种糖基转移酶的结构以及编码它们的基因研究清楚,并认为糖链的合成没有特定的模板，而是通过糖基转移酶将糖基由其供体转移到受体上。
糖链可以认为是基因的次级产物,一个基因编码一个糖基转移酶,一个糖基转移酶专一地催化一个糖苷键的合成；这样一条糖链的合成就需要一个多酶系统,也就对应了一个基因组。
下文简要介绍几类重要的糖基转移酶。
1.1 N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(N-acetylglucosa-minyl-transferase,Gnt)糖蛋白中糖链通过还原端的N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键与蛋白质肽链上Asn-XXX-Ser/Thr序列(XXX为除脯氨酸以外的氨基酸)中Asn残基上的氨基(-NH2)相连，被称为N-糖链。
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。
第十七章：糖原的分解和生物合成(1)
葡糖-6-磷酸 葡糖 磷酸
CO2+H2 O 核糖
戊糖磷 酸途径 戊糖磷酸 磷酸丙糖 丙酮酸
酵解
乳酸、 乳酸、乙醇 发酵
糖异生 生糖氨基酸
乙酰辅酶A 乙酰辅酶
三羧酸循环 乙醛酸循环
ATP CO2+H2 O
重点
本章回顾及小结： 本章回顾及小结：
糖原的分解过程（掌握三种酶）、 糖原的合成过程（三个步骤三种 酶）及其调节机制。
3、磷酸葡萄糖变位酶 、
1-磷酸葡萄糖需要转变为6-磷酸才能进入代谢 磷酸葡萄糖需要转变为6 主流。催化磷酸基团转移的酶称为磷酸葡萄糖 主流。催化磷酸基团转移的酶称为磷酸葡萄糖 变位酶。1,6-二磷酸葡萄糖转变为6 变位酶。1,6-二磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄 磷酸葡萄糖变位酶又恢复原来的形式。 糖，磷酸葡萄糖变位酶又恢复原来的形式。此 催化机理与3 磷酸甘油酸变为2 催化机理与3-磷酸甘油酸变为2-磷酸甘油酸的 机理很相似。 机理很相似。 磷酸葡萄糖变位酶发挥催化活性需要少量的 1,6-二磷酸葡萄糖的存在，1,61,6-二磷酸葡萄糖的存在，1,6-二磷酸葡萄糖 由1-磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖激酶的催化下形 如果1,6 1,6成。如果1,6-二磷酸葡萄糖从磷酸葡萄糖变位 酶分子上脱落，酶的活性就会钝化。 酶分子上脱落，酶的活性就会钝化。
3. 作为机体组织细胞的组成成分
是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。 是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。 4. 分子识别作用 血型物质A和 、粘附分子、整合素、 血型物质 和B、粘附分子、整合素、细菌 的各种凝集素等
二、糖类合成
A.植物的光合作用 A.植物的光合作用 在植物叶绿体中，在光能驱动下 在植物叶绿体中，在光能驱动下CO2与H2O合成葡萄 合成葡萄 放出氧气的过程。 糖，放出氧气的过程。 B.动物的糖异生 B.动物的糖异生 异生——非糖物质合成糖原。 非糖物质合成糖原。 异生 非糖物质合成糖原 部位： 部位：肝脏 a.过程 过程
生物化学 糖代谢小结
糖代谢知识要点(一)糖酵解途径:糖酵解途径中,葡萄糖在一系列酶得催化下,经10 步反应降解为2 分子丙酮酸,同时产生2 分子NADH+H+与2 分子ATP。
主要步骤为:(1)葡萄糖磷酸化形成二磷酸果糖;(2)二磷酸果糖分解成为磷酸甘油醛与磷酸二羟丙酮,二者可以互变;(3)磷酸甘油醛脱去2H 及磷酸变成丙酮酸,脱去得2H 被NAD+所接受,形成NADH+H+。
(二)丙酮酸得去路:(1)有氧条件下,丙酮酸进入线粒体氧化脱羧转变为乙酰辅酶A,同时产生1 分子NADH+H+。
乙酰辅酶A 进入三羧酸循环,最后氧化为CO2 与H2O。
(2)在厌氧条件下,可生成乳酸与乙醇。
同时NAD+得到再生,使酵解过程持续进行。
(三)三羧酸循环:在线粒体基质中,丙酮酸氧化脱羧生成得乙酰辅酶A,再与草酰乙酸缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环。
柠檬酸经脱水加水转变成异柠檬酸,异柠檬酸经连续两次脱羧与脱羧生成琥珀酰CoA;琥珀酰CoA 发生底物水平磷酸化产生1 分子GTP 与琥珀酸;琥珀酸再脱氢,加水及再脱氢作用依次变成延胡索酸,苹果酸及循环开始得草酰乙酸。
三羧酸循环每循环一次放出2 分子CO2,产生3 分子NADH+H+,与一分子FADH2。
(四)磷酸戊糖途径:在胞质中,在磷酸戊糖途径中磷酸葡萄糖经氧化阶段与非氧化阶段被氧化分解为CO2,同时产生NADPH + H+。
其主要过程就是G6P 脱氧生成6磷酸葡萄糖酸,再脱氢,脱羧生成核酮糖5磷酸。
6 分子核酮糖5磷酸经转酮反应与转醛反应生成5 分子6磷酸葡萄糖。
中间产物甘油醛3磷酸,果糖6磷酸与糖酵解相衔接;核糖5磷酸就是合成核酸得原料,4磷酸赤藓糖参与芳香族氨基酸得合成;NADPH+H+提供各种合成代谢所需要得还原力。
(五)糖异生作用:非糖物质如丙酮酸,草酰乙酸与乳酸等在一系列酶得作用下合成糖得过程,称为糖异生作用。
糖异生作用不就是糖酵解得逆反应,因为要克服糖酵解得三个不可逆反应,且反应过程就是在线粒体与细胞液中进行得。
糖基转移酶名词解释_概述及解释说明
糖基转移酶名词解释概述及解释说明1. 引言1.1 概述糖基转移酶是一类重要的生物催化剂，它在细胞中起着关键的调控和介导作用。
糖基转移酶能够将一种糖基从一个底物分子上转移到另一个底物分子上，从而改变底物分子的化学性质和功能。
这些底物可以是蛋白质、核酸或其他小分子，糖基转移酶对于细胞内的信号传导、代谢调节以及糖类结构修饰等方面都具有重要作用。
1.2 文章结构本文将围绕糖基转移酶展开详细的解释和说明。
首先，在引言部分我们将对糖基转移酶进行概述，包括定义与原理、功能与作用以及分类与种类等方面的内容。
然后，我们将关注糖基转移酶在生物学意义、医学应用以及工业应用中的重要性。
接下来，我们将介绍研究糖基转移酶所采用的常见方法和技术，并给出一些实例和案例分析。
最后，在结论部分，我们将总结糖基转移酶的重要性和应用价值，并对未来研究提出展望与建议。
1.3 目的本文的目的在于对糖基转移酶进行全面而深入的解释和说明，帮助读者理解糖基转移酶的定义、原理、功能等方面的知识。
同时，通过介绍糖基转移酶在生物学、医学和工业领域中的重要性和应用，以及相关的研究方法和技术，希望进一步引发读者对该领域的兴趣，并为未来研究提供参考和指导。
2. 糖基转移酶概述:2.1 定义与原理:糖基转移酶是一类存在于生物体内的酶，其主要功能是将糖基从一个化合物转移到另一个化合物上。
该过程涉及到底物分子上的糖基团与活性位点上的特定氨基酸残基之间的相互作用。
这样的转移反应可以改变底物分子的特性和功能。
2.2 功能与作用:糖基转移酶在细胞中扮演着关键角色。
它们参与了多种生物学过程，包括代谢调节、细胞信号传导、蛋白质修饰等。
糖基转移酶还参与了糖复合物、磷脂等重要生物分子的合成和修饰，从而影响其稳定性和活性。
此外，糖基转移酶还能够催化毒素代谢和药物代谢过程。
2.3 分类与种类:根据其底物和产物类型的不同，糖基转移酶可被分为多个家族。
常见的糖基转移酶家族包括葡萄糖苷转移酶(GLUT)家族、糖基转移酶1(GT-1)家族和核糖基转移酶(RMT)家族等。
蛋白质共价修饰
琥珀酰化可以影响蛋白质的稳定性、定位和功能 ，对细胞能量代谢、信号转导等具有重要影响。
异常的琥珀酰化与多种疾病的发生和发展有关， 如糖尿病、神经退行性疾病等。
06
蛋白质共价修饰的研究方法与技术
Western blot
原理
通过抗体与目标蛋白质的 特异性结合，将目标蛋白 质从混合物中检测出来。
步骤
将蛋白质样品电泳分离， 转移到膜上，然后与特异 性抗体结合，最后通过显 色反应检测目标蛋白质。
蛋白质共价修饰
目
CONTENCT
录
• 蛋白质共价修饰概述 • 蛋白质磷酸化 • 蛋白质乙酰化 • 蛋白质糖基化 • 其他蛋白质共价修饰 • 蛋白质共价修饰的研究方法与技术
01
蛋白质共价修饰概述
定义与特点
定义
蛋白质共价修饰是指蛋白质通过化学反应，与其他分子共价结合 ，导致蛋白质的理化性质和功能发生变化的过程。
生理意义
磷酸化的调控在细胞生长、分化、代谢和应激反应等生理过程中发挥重要作用。通过调节磷酸化的程度和位点， 可以影响蛋白质的功能状态，从而调控细胞和组织的生理活动。
03
蛋白质乙酰化
乙酰化类型与特点
80%
赖氨酸乙酰化
在赖氨酸残基上添加乙酰基，主 要发生在蛋白质的N端。
100%
蛋白质乙酰化
对蛋白质进行整体乙酰化，使其 性质发生变化。
细胞内乙酰化与去乙酰化的平衡对于 维持细胞正常功能至关重要。
04
蛋白质糖基化
糖基化类型与特点
01
02
03
0型糖基化
发生在新生肽链的N-端， 由糖基转移酶和多肽链的 特定氨基酸残基共同完成。
1型糖基化
发生在多肽链内部的特定 氨基酸残基上，如Asn、 Ser、Thr等。
蛋白质糖基化类型与点知识分享
1.2蛋白质糖基化类型与特点蛋白质的糖基化是一种最常见的蛋白翻译后修饰,是在糖基转移酶作用下将糖类转移至蛋白质,和蛋白质上特殊的氨基酸残基形成糖苷键的过程。
研究表明,70%人类蛋白包含一个或多个糖链,1%的人类基因组参与了糖链的合成和修饰。
哺乳动物中蛋白质的糖基化类型可分为三种:N-糖基化、0-糖基化和GPI糖基磷脂酰肌醇锚。
大多数糖蛋白质只含有一种糖基化类型,但是有些蛋白多肽同时连有N-糖链、O-糖链或糖氨聚糖。
(l) N-糖基化:糖链通过与蛋白质的天冬氨酸的自由NH基共价连接,将这种2糖基化称为N-糖基化。
N-连接的糖链合成起始于内质网(ER),完成于高尔基体。
N-糖链合成的第一步是将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的特征序列为Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一种氨基酸)的天冬酰胺上,天冬酰胺作为糖链受体。
核心寡聚糖是由两分子N-乙酰葡萄糖胺、九分子甘露糖和三分子葡萄糖依次组成,第一位N-乙酰葡萄糖胺与ER双脂层膜上的磷酸多萜醇的磷酸基结合,当ER膜上有新多肽合成时,整个糖链一起转移。
寡聚糖转移到新生肽以后,在ER 中进一步加工,依次切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。
在ER形成的糖蛋白具有相似的糖链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,原来糖链上的大部分甘露糖被切除,但又由多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。
血浆等体液中蛋白质多发生N-糖基化,因此N-糖蛋白又称为血浆型糖蛋白。
(2) O-糖基化:糖链与蛋白质的丝氨酸或苏氨酸的自由OH基共价连接。
0-糖基化位点没有保守序列,糖链也没有固定的核心结构,组成既可是一个单糖,也可以是巨大的磺酸化多糖,因此与糖基化相比,0-糖基化分析会更加复杂。
0-连接的糖基化在高尔基体中进行,通常第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连接的部位为Ser、Thr或Hyp的羟基,然后逐次将糖残基转移上去形成寡糖链,糖的供体同样为核苷糖,如UDP-半乳糖。
糖基转移酶与糖苷酶
Leloir donors：
糖供体底物
Non-Leloir donors：
Leloir: 阿根廷生物化学 家，研究核苷酸 代谢，1970， 诺贝尔化学奖
催化机理
Inverting: SN2 nucleophilic attack at the C1 atom
鎓
Retaining: double displacement mechanism
糖基转移酶辅因子ห้องสมุดไป่ตู้
Many, but not all, glycosyltransferases utilize divalent metal ion cofactors such as Mn2+ and Mg2+. … mainly in glycosyltransferases that are diphosphonucleosidedependent.
Derivative synthesis
Rossmann-type domains (for nucleotide binding)
GT-A fold: SpsA from Bacillus subtilus
GT-B fold: beta-glucosyltransferase from bacteriophage T4
Transglycosylase from Staphylococcus aureus
第二节 糖基转移酶及其应用
主要内容
糖转移酶简介 糖基转移酶在合成中的应用
糖转移酶简介
• Glycosyltransferases 应用‘activated’ sugar phosphates 作 为糖供体，合成 glycosidic linkage ，糖受体通常为 nucleophilic group, usually an alcohol. 生成的糖苷可以为 O-, N-, S-, or C-glycoside
dna糖苷酶名词解释
dna糖苷酶名词解释
DNA糖苷酶是一种酶类，它的主要功能是在DNA分子结构中去除糖苷基团。
以下是DNA糖苷酶相关的名词解释：
1. 糖苷酶
糖苷酶是一类酶，它在生物体内起到去除糖苷基团的作用，从而影响到糖苷基团与其他分子之间的反应。
DNA糖苷酶就属于其中一类。
2. DNA
DNA是指脱氧核糖核酸，它是存在于生物体内的大分子复合物，包含有遗传信息，这些信息通过基因表达表现出来。
DNA由脱氧核糖和磷酸分子构成，其中主要的结构单元是核苷酸。
3. 糖苷基团
糖苷基团是DNA中重要的结构单元之一，它由一种五元糖和一种杂环氧嘧啶基组成。
通过这种结构，DNA可以保持分子构成的稳定性，同时也能让DNA的序列信息被保留下来。
4. 核苷酸
核苷酸是构成DNA和RNA分子结构的基本单元，它由糖类、磷酸和氮碱基三部分组成。
DNA的核苷酸由脱氧核糖、磷酸和氮碱基三部分构成，其中氮碱基又可以分为腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶四种。
5. 碱基切除修复
碱基切除修复是DNA修复机制的一种方式，主要作用是去除DNA 链上受损的碱基，替换为正确的碱基，从而保证DNA序列的准确性和稳定性。
DNA糖苷酶在这个过程中扮演着重要的角色，它通过去除受损的糖苷基团，使得相邻的碱基容易受到检测和修复。
综上所述，DNA糖苷酶是一类重要的酶类，它通过去除DNA分子中的糖苷基团，维持DNA结构及信息的稳定性。
我们可以通过了解相关的名词及术语，更深入的理解DNA糖苷酶在生物体内的作用及其治疗应用的可能性。
糖基转移酶的研究概述
糖基转移酶的研究概述邓传怀（河北大学生命科学学院２０１２生物技术中国保定０７１０００）摘要糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂上，糖基化的产物具有很多生物学功能并具有高度的底物专一性。
本文综述了糖基转移酶的种类、功能、特性及其在组合生物合成中的应用与研究前景。
关键词糖基转移酶结构功能应用Outline about research ofglycosyltransferasesDeng Chuanhuai( College of Life Sciences , Biotechnology 2012, Hebei University ,Baoding )Abstract Glycosyltransferase catalyzing the biosynthesis of the sugar attached to different activated receptor molecules, such as proteins, nucleic acids, oligosaccharides, the lipid glycosylation product has many biological functions with a high degree of substrate specificity[1]. In glycosylation project, carried out by enzymatic protein glycosylation and important means of natural glycosylated glycoproteins to study the structure and function of glycoproteins[2].This article provides anoverview of the categories, functions, characteristics of Gtfs, their app lications in combinatorial biosynthesis, and the p rospects for research.Key Words Glycosyltransferase Structure and Function Application糖基转移酶是广泛存在于内质网和高尔基体内的一大类酶类[3]，参与体内重要的活性物质如糖蛋白和糖脂中糖链的合成。
糖基转移酶与糖苷酶
Transglycosylase from Staphylococcus aureus
Oligosaccharyl transferase STT3 from Pyrococcus furiosius
Non-Leloir GTs
催化机理
• Glycosyltransferases catalyze the transfer of glycosyl groups to a nucleophilic acceptor with either retention or inversion of configuration at the anomeric centre. This
N-, S-, or C-glycoside
功能：催化糖苷键的合成（ O-, N-, S-, or C-glycoside ） 供体：活化的糖磷酸 受体：亲核基团（蛋白、脂、核酸、糖、小分子），通常为-OH
Leloir donors：
糖供体底物
Leloir:
阿根廷生物化学 家，研究核苷酸
代谢，1970，
(for details visit: )
Human - Hum an
HO HO OH O HO HO O O O OH O O HO OH OH HO OH O O O O HO NHAC HO OH O HO
Anti-B antibody
HO OH
Blood type B antigen
Anti-Gal production
million years ago
Old World monkeys
Inactivation of 1,3 GT
apes
humans
5-15 20-30 30-40 60-70 70-80 120-130 nonprimate placental mammals mammals New World monkeys prosimians marsupials
寡糖基转移酶
寡糖基转移酶寡糖基转移酶（GTase）是一种有机催化酶，全称为糖基转移酶（Glycosyltransferase）。
其主要作用是在生物体内或体外催化糖分子间的转移，从而形成多糖或寡糖，如蛋白质糖基化。
在酵母菌、细菌和哺乳动物中，寡糖基转移酶有着非常广泛的应用，对于微生物代谢、细菌感染和免疫反应具有重要意义。
在哺乳动物中，寡糖基转移酶广泛存在于细胞膜上，特别是在其内质网和高尔基体之间的转移过程中起着重要作用。
它们可以催化果糖、半乳糖、半乳果糖、核糖和核苷糖等小分子糖基之间的转移。
其中，蛋白质糖基化是寡糖基转移酶应用最为广泛的应用领域之一。
蛋白质糖基化主要包括N-糖基化和O-糖基化两种形式。
这些反应通常在内质网上发生，涉及多个寡糖基转移酶以及一系列糖苷酶和糖蛋白酶等酶参与。
其中，N-糖基化主要由N-乙酰葡萄糖胺基转移酶（GnT）．α-辅酶A转移酶（Cosmc）和α-或β-1,6-分支转移酶等催化，而O-糖基化则由葡聚糖岀现缺陷1（Dol-P-Man缺陷1，DDOST）酶和20多个不同的糖酸转移酶催化。
除了其在糖基化上的应用外，在合成蛋白质药物方面，寡糖基转移酶也具有重要的应用价值。
蛋白质药物在合成过程中常常需要进行后修饰，包括糖基化、磷酸化、乙酰化和甲基化等。
其中糖基化是最重要的后修饰之一，糖基化对蛋白质的稳定性、活性、药物吸收和分布性都有着重要的影响。
寡糖基转移酶能够催化不同糖分子的转移反应，并且还有很强的底物特异性。
因此，可以通过选择特定的寡糖基转移酶，来实现对药物糖基化的定制化控制。
由于不同的糖基化结构会对药物的稳定性、药效、毒性和免疫原性产生重要影响，因此这种糖基化控制技术可以有效提高药物的治疗效果和安全性。
总之，寡糖基转移酶在生物化学中具有许多重要应用，包括糖基化、药物合成等方面。
对于今后的生物技术研究和药物合成的优化发展，寡糖基转移酶的研究及应用仍有很大的发展空间。
蛋白质糖基化工程
蛋白质糖基化工程赵洪亮 刘志敏3(军事医学科学院生物工程研究所 北京 100071)摘要 糖基化是蛋白质的一种重要的翻译后修饰,对蛋白质的结构和功能有重要影响。
蛋白质糖基化工程是通过对蛋白质表面的糖链进行改造,从而改良蛋白质性质的一种技术。
综述了蛋白质糖基化工程的原理、方法和应用。
关键词 蛋白质糖基化 糖基化工程 蛋白质改造收稿日期:20032062123通讯作者,电话:010*********1 蛋白质的糖基化及其作用糖基化是蛋白质的一种重要的翻译后修饰[1]。
根据糖链和肽链的连接方式的不同,蛋白质的糖基化可分为N 2糖基化和O 2糖基化。
N 2糖基化是通过糖链的还原端的N 2乙酰氨基葡萄糖(G lc 2NAc )和肽链中某些Asn 侧链酰氨基上的氮原子相连。
能接有糖链的Asn 必须处于Asn 2X 2Ser ΠThr 3残基构成的基序(m otif )中,其中X 可为除Pro 的任意的氨基酸残基。
O 2糖基化的结构比N 2糖基化简单,一般糖链较短,但是种类比N 2糖基化多得多。
肽链中可以糖基化的主要是Ser 和Thr ,此外还有酪氨酸、羟赖氨酸和羟脯氨酸,连接的位点是这些残基侧链上的羟基氧原子。
蛋白质分子表面的糖链可对蛋白质分子的结构产生深远的影响,其主要的功能有:111 糖基化影响蛋白质分子的生物活性对于某些蛋白质分子如人绒毛膜促性腺激素(hCG )而言,糖基化是其发挥生物学活性必需的。
同时研究表明,改变蛋白质的糖基化还可以使蛋白分子产生新的生物学活性[2]。
112 糖基化增加蛋白质的稳定性糖基化可增加蛋白质对于各种变性条件(如变性剂、热等)的稳定性[3],防止蛋白质的相互聚集[4]。
同时,蛋白质表面的糖链还可覆盖蛋白质分子中的某些蛋白酶降解位点,从而增加蛋白质对于蛋白酶的抗性[5]。
113 糖基化与蛋白质的免疫原性一方面,蛋白质表面的糖链可诱发特定的免疫反应,另一方面,糖链又可遮盖蛋白质表面的某些表位从而降低其免疫原性。
糖生物学-植物糖基转移酶研究进展
期末考核课程：Glycobiology植物糖基转移酶研究进展：***学号：***班级：***时间：****植物糖基转移酶研究进展摘要:糖基转移酶一类是能够催化糖基从激活的供体转移到特定的受体分子上的一类酶，在生物体中普遍存在并形成了超基因家族。
糖基转移酶广泛参与植物生命活动的各种生物学过程。
本文综述了近年来的研究报道，综述了糖基转移酶的分类、别离鉴定方法及在生物学功能方面的研究进展，期望为相关研究工作提供参考。
关键词:植物糖基转移酶，分类，别离鉴定，生物学功能糖基转移酶〔Glycosyltransferases，GT，〕是一类催化糖基转移的酶，通过产生糖苷键将供体糖分子或相关基团转移至特异的受体上。
糖基转移酶几乎存在于所有的生物体中，其所催化的糖基化反应是最重要的生物学反应之一，直接参与二糖、单糖苷、聚糖苷等的生物合成。
糖基供体分子包括双糖、多糖、1-磷酸糖、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸，植物中最常见的供体为UDP-Glc。
受体可以是糖类、脂类、蛋白质、抗生素和核酸。
糖基转移酶催化供体-受体形成α、β两种糖苷键，产物为多糖、糖蛋白、糖脂以及糖苷化合物等。
全基因组测序发现真核生物中约1%的基因编码糖基转酶。
1糖基转移酶的分类目前，对糖基转移酶的分类主要根据Campbell等提出的GT Family 分类系统〔数据收录在CAZy数据库中〕。
糖基转移酶作为高度分歧的多源基因家族，根据蛋白氨基酸序列的一致性、催化特性以及保守序列对其进行分类。
因此，一特定的糖基转移酶既可以通过生物化学的方法鉴定其底物，也可以通过生物信息学方法研究其与已知酶基因或酶蛋白氨基酸序列的同源性对其进行分类。
目前，依据这种分类方法，糖基转移酶被分为94个家族。
根据其的折叠方式可将绝大多数酶分为两个超家族，GT-A超家族和GT-B超家族〔图1〕。
根据催化反应机制、产物的立体化学异构性，在这两个超家族中糖基转移酶又分为反向型和保留型两大类〔图2〕。
单克隆抗体糖基化修饰研究
根据单克隆抗体的作用机制，其糖基化的位点、糖型种类及丰度都可能影响产品的有效性、安全性和质量稳定性，因此糖基化被普遍认为是单抗药物的关键质量属性（CQA）之一。
多数单抗产品的生产宿主细胞为哺乳动物细胞表达体系，由于生产工艺控制的程度不同，糖基化水平在不同厂家、不同批次之间经常存在差异，给这类产品的研发和审评带来了较大挑战。
研发单位应当在单抗产品早期研发阶段高度重视和设计规划糖基化修饰，建立相关检测方法，并在工艺变更和优化研究时密切关注糖基化及修饰水平；在产品临床阶段检测积累多批次糖基化检测数据，并在上市申报阶段制订合理、适用的控制标准；产品上市后开展对糖基化水平密切监测，以保证单抗产品质量持续稳定。
鉴于糖基化修饰在单抗产品中的重要性，近年来工业界和研究机构对其结构、功能、工艺和质量控制进行了大量深入的研究，本文主要对这些研究进展作一综述。
Part 1、单克隆抗体的糖基化位点和结构单克隆抗体糖基化修饰多数为N-连接的聚糖。
IgG 型单克隆抗体一般在Fc 段的Asn-297 有一个保守的N 糖基化位点，另外约20% 的IgG 在Fab 区域存在另一个N-连接的糖基化位点，这两个糖基化位点都位于重链上。
研究发现，单克隆抗体两条重链的糖基化程度多数情况下并不对称，进一步增加了糖基化抗体的多样性。
除N-连接的糖基化外，极少数单克隆抗体药物中也存在O-连接的糖基化。
Fc 聚糖分子的核心结构是由 3 个甘露糖（Man）和 2 个N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）分子组成的复杂“双触角型”五糖分子的结构，并且不同的糖型可含有不同数量的其他分子，如岩藻糖（Fuc）、甘露糖、N-乙酰葡糖胺、半乳糖（Gal）、二等分N-乙酰葡糖胺和唾液酸（Sia）。
糖链的长度、分叉的方式、单糖的排列顺序的差异造成了N-聚糖复杂多变的结构。
这种N-聚糖的核心结构可通过各种酶的作用进一步多样化，总结起来大致可分为三种结构，即高甘露糖型、杂合型和复合型，其中杂合型和复合型在大多数情况下均存在核心岩藻糖基化（图1）。
【VIP专享】糖基转移酶和去糖基化酶
Endo-G al N A Cas e-S
D iplococcas p reum on iae A lcaligenes
S t rept omyces
End o- galact osdaes -
E sch erichia f reundii 等 多 种微生物
释放二糖 G al l →3GalN A C
S A -G al-N -M M -N -N -A sn 复合型( Complex ty pe)
S A -G al-N -M F uc
图 1 N -糖链的加工过程
Fig 1 T he pr o cessing pathw ay for modification of the N -linked sug ar chains
识别 G al l→4N l→
O -糖链研究
各种糖键合物 分析 糖脂水解
硫酸软骨素蛋 白聚糖中心蛋白 分 离 poly lact osaminogycaus 结构分析
2 糖蛋白的去糖基化酶 去糖基化的目的有三: ( 一) 检测碳水化合
物在糖蛋白功能中的作用。( 二) 测定糖蛋白中 蛋白质部分的分子量, 尤其在重组 DNA 研究 中, 证明所 产生 的蛋 白质 是否 为目的 蛋 白。 ( 三) 制备抗蛋白质抗体。去糖基的方法有几种: 酶法、化学法、糖基化抑制剂、重组 DNA 技术 和通过某些糖基步骤缺陷的突变细胞。其中酶 法被认为是比较理想的方法, 该法能保持蛋白 质的完整性, 并且适宜于许多糖蛋白。
G : 葡萄糖 M : 甘露糖 N : N -乙酰氨基葡萄糖 ( G lcN A c) SA : 唾液酸 G al : 半乳糖 Fu c: 果糖
G : G lucose M : M ann ose N : N -acet yl amin iglucos e SA : Sialic acid G al : G alact ose Fuc: Fru ct ose
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三、糖基转移酶的结构域
属于II-型膜结合蛋白的糖基转移酶分成四 个结构域。
氨基端的胞浆域，一般少于25个(最少4个) 氨基酸，含正电荷的碱基氨基酸较多；
穿膜域，有少量氨基酸残基，富含疏水氨 基酸；
颈区域，位于内质网或高尔基体管腔内， 含甘氨酸和脯氨酸残基，有的带有N-糖链。
(2)二价金属离子的需求 大多数的糖基转移酶都需二价金属离子作
为辅助因子，缺乏二价金属离子时(如在 EDTA存在下)酶活力很低或丧失。 二价金属离子中Mn2+的激活作用最强，其 次是Co2+,Mg2+,Ni 2+。 糖基转移酶 T-V不需要二价金属离子。
五、糖基转移酶同源性和抗原性
糖基转移酶在结构上的最大特点是不 同糖基转移酶一级结构之间的同源性 很少，即使转移相同糖基的糖基转移 酶也很少有同源性。
糖基转移酶的结构域
催化域，为管腔中的最大结构域，呈球状， 约含310-430个(最长可达720个左右)氨基 酸残基，为糖基转移酶最重要的催化区域。
克隆的哺乳动物糖基转移酶的结构域
四、糖基转移酶的催化特性与功能
(1)底物专一性 糖复合物中糖基的顺序和连接键是由糖基
转移酶的底物专一性和催化特性来决定的。 对底物专一性，一个酶的产物常作为下一
不同的糖基转移酶所催化的糖基转移反应不同
人B血型的1-3半乳糖基转移酶对受体底物的专一性
糖基转移酶的催化特性
唾液酸化Lewis X四糖抗原合成时，一 般先生成唾液酸化的N-乙酰乳糖胺， 再由-1,3Fuc T在G1cNAc上加入Fuc， 而不能先合成岩藻糖化的N-乙酰乳糖 胺后再加上NeuAc。因-2,3 NeuAc T 不能以-1,3岩藻糖化糖链为底物。
个酶的底物，这样就保证了糖链中糖基的 特定顺序。 因合成的产物结构不同或合成的部位不同， 所用的供体和受体也不同。
糖基转移酶的催化特性
合成糖原时，葡萄糖的供体是UDP-Glc，合 成淀粉时，则是ADP-Glc，合成纤维素时是 GDP-Glc。
对受体的专一性，在糖蛋白的N-糖苷键连 接的糖链的外周有6种不同的方式连接的N乙酰葡糖胺(GIcNAc),它们连接在不同甘露 糖基(Man)的不同糖基上，分别有6个不同 的糖基转移酶负责它们的转移，每个酶又 对应不同的受体 。
一、糖基转移酶的命名与分类
糖基转移酶的传统分类方法是根据其所转 移的单糖类型进行分类的。
如半乳糖转移酶，唾液酸转移酶等。 另外一种方法是根据序列的同源性、底物/
产物立体化学异构性以及供体糖进行分类。 这种分类法糖基转移酶被分为66个家族及
一个未分类族。 所有家族只采用两种折叠方式，形成了两
糖基转移酶的催化特性
糖基转移酶也可作用于人工底物，如参与 糖蛋白糖链合成的糖基转移酶也可利已除 去蛋白质而还原末端标记(荧光和放射性核 素)的底物。
不少糖基转移酶对底物的识别实际上只涉 及受体底物中接受糖基邻近的少数糖基， 故一些人工合成的寡糖衍生物也可作为这 些酶的底物。
糖基转移酶的催化特性
非哺乳动物
哺乳动物
二、糖基转移酶特性
一个基因 一种转移酶 一种连接键
糖链的合成不是由基因编码合成的，而是由基因编 码的糖基转移酶通过糖基化作用，将糖基由其供体 转移到受体上完成的。
每个糖基转移酶都有自己特异供体、受体和联接键， 这就保证了在没有模板的情况下合成特异性的糖。
糖链可以认为是基因的次级产物, 一个基因编码一 个糖基转移酶, 一个糖基转移酶专一地催化一个糖 苷键的合成，一条糖链的合成就需要一个多酶系统, 也就对应了一个基因组。
个超家族，分别为GT-A和GT-B超家族。
糖基转移酶的命名
GlcNAc T-I的全称为： UDP-N-乙酰葡糖胺:-3-甘露糖基-
1,2N-乙酰葡糖胺转移酶。 GlcNAc T-II的全称为： UDP-N-乙酰葡糖胺: -6-甘露糖基-
1,2N-乙酰葡糖胺转移酶。
-1,4-Galactosyltransferase Family
Fucosyltransferase Family
All members of the sialyltransferase genes cloned
The Evolutionary History of Glycosyltransferase Genes
后生动物
原始昆虫 无脊椎动物
后口动物 脊椎动物
Regulation of High Branching in N-linked Oligosaccharides
大鼠不同组织中三种Ｎ-乙酰葡糖胺基转移酶(GlcNAc T)
组织
肾 脑 胃 小肠 肺 脾 睾丸 心 肝
活力(pmol／mg蛋白·h)
GlcNAc T-II GlcNAc T-IV GlcNAc T-V
糖基转移酶特性
糖基转移酶绝大部分是II型膜结合蛋白，即 较短的N-端在胞浆，有一穿膜部分通过内 质网或高尔基体膜，长的C-端在内质网或 高尔基体的管腔内。
有少数糖基转移酶是I型膜结合蛋白，其较 短的N-端在内质网腔，而很长的C-端则定 位于胞浆。
Biological Functions of a Soluble Form of N-acetylglucosaminyltransferase V (GnT-V)
1840 330
1.9 1.6
30 6
660 48
8.7 0.7
38 1
500 150
8.2 0.7
25 1
280 99
17 1.5
68 11
104 4.6
2.6 0.7
38 4
பைடு நூலகம்
100 2.5
20 8
21 2
52 2.9
8.2 0.8
37 4
11 1.1
9.4 1.4
第八章 糖基转移酶和糖苷酶
第一节 糖基转移酶
(Glycosyltransferases)
糖基转移酶是一系列参与催化双糖、聚糖 和糖复合物中糖链合成的一类酶。
负责将活性供体(通常是NDP-糖)的单糖转 移到糖、蛋白质、脂类、核酸分子上，完 成糖基化反应。
目前发现的糖基转移酶有100多种，其主要 分布在内质网和高尔基体。