糖基转移酶和糖苷酶

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
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。
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
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
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 。
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)
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。
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
(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。
10 1
81 0.9
2.8 0.7
8.2 0.8
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
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
100 2.5
20 8
21 2
52 2.9
8.2 0.8
37 4
11 1.1
9.4 1.4
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
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。