糖蛋白、细胞外基质内容

糖蛋白(glycoprotein)

一、什么是糖蛋白?

●是以蛋白质为主,在蛋白质多肽链骨架上共价连接着寡糖链形成的生物大分子。

●它的分布很广

血浆蛋白质(plasma proteins)

细胞膜上许多蛋白质

(proteins of cellular membranes)

一些激素、酶(hormones, enzymes)

二. 分类与结构:

1. 在糖蛋白中出现的八种单糖

Glc, Gal, Man, NeuAc,

Fuc, GalNAc , GlcNAc, Xyl

糖蛋白中糖的组成

⏹糖蛋白多肽链常携带许多短的杂糖链。它们通常包括N-乙酰己糖胺和己糖(常是半

乳糖和／或甘露糖)。

⏹该链末端成员常常是唾液酸(sialic acid)或L-岩藻糖(L-fucose)。

⏹这种寡糖链常分支，很少含多于15个单体的，一般含2—10个单体

⏹糖链数目也变化很大。

2. 分类与结构

根据多肽链与寡糖链连接方式的不同,主要分为三类。

(1) O-连接糖基或糖链(O-linked)

●以丝氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸的羟基为连接点，形成-0-糖苷键型；

●糖蛋白中包含的O_Linked类型

GalNAc- Ser(Thr)

Gal-Gal-Xyl-Ser

Gal-Hydroxy-Lysine

GlcNAc- Ser(Thr)

(2) N-连接糖基或糖链(N-linked)

●结构特点:

以天冬酰胺的酰胺基、N-末端氨基酸的氨基以及赖氨酸或精氨酸的氨基与GlcNAc脱水，形成-N-糖苷键型

●糖蛋白中包含的N_Linked类型

复杂型complex

杂合型hybrid

高甘露糖型high-mannose

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

(3) 糖基磷脂酰肌醇连接(GPI-linked)

GPI-Linked为粘合脚状结构.

●大多数GPI structures核心是

Ethanolamine-phospho→3man →GlcNH2 →phosphatidylinositol

三、生物合成

1. O-linked糖蛋白的生物合成

●合成部位:内质网和高尔基器

●O-Glycosylation 是在翻译后进行加工

●核苷酸糖作为糖的供体

UDP-Glc, UDP-Gal, GDP-Man,

CMP-NeuAc, GDP-Fuc, UDP-GalNAc

UDP- GlcNAc, UDP-Xyl

催化的酶为糖蛋白糖基转移酶,该酶位于高尔基器的膜上

2. N-linked糖蛋白的生物合成

●合成部位:内质网和高尔基器

●N-glycosylation 的过程分为两步

A. 装配和转移寡糖链-焦磷酸-长帖醇

(1) 长帖醇磷酸化为长帖醇磷酸

Dol + ATP →Dol-p + ADP

dolichol kinase

(2) 合成GlcNAc-焦磷酸长帖醇,它作为其它糖的接受体

Dol-p + UDP-GlcNAC →GlcNAC-P-P-Dol + UMP

GlcNAC-P transferase

in the membranes of the endoplasmic reticulum

(3) 装配其它的单糖

(4) 转移寡糖链-焦磷酸-长帖醇到蛋白质

Oligosaccharide:protein transferase

B. 寡糖链的加工

●N-linked 合成特点

糖基和蛋白质是共翻译的过程

▲先合成Dol-P-P寡糖,其作为载体参与合成

在内质网中Dol-P-P寡糖链在寡糖-蛋白质转移酶的作用下转移到蛋白质的Asn,以N-linked 方式相连

在α-糖苷酶、甘露糖苷酶作用下加工可以形成high-mannose

▲若在加工过程中，逐步连接上另外一些糖可以形成复杂型

▲在内质网和高尔基器

▲加工修饰过程中单糖由核苷酸糖提供，在特异的转移酶催化下进行

▲可以被衣霉素抑制

四、糖蛋白与疾病的关系

1、I-cell disease

在N-Linked的糖蛋白合成过程中含有另外一条途径

UDP-GlcNAc + Man-Protein →GlcNAc-1-P-6- Man-Protein + UMP

GlcNAcPhosphotransferase

GlcNAc-1-P-6- Man-Protein →P-6- Man-Protein + GlcNAc

Phosphodiesterase

在高尔基器膜上具有Man 6-P受体,与一些酶中Man 6-P残基结合,把它们分拣到溶酶体中Background: I-cell disease is an inherited lysosomal storage disorder. It first was described in 1967 by Leroy and DeMars when they reported a patient with clinical and radiographic features

similar to Hurler syndrome (mucopolysaccharidoses 1H [MPS 1H]). One unique feature of this disease was the presence of intracytoplasmic inclusions in the fibroblasts of patients.These cells were termed inclusion cells, or I-cells; thus, the disease was designated I-cell disease. Frequency:

I-cell disease is a rare disorder that has no ethnic predilection. Very little population data are available, but a recent study from the Netherlands reported a frequency of approximately 1 in 640,000 live births.

Mortality/Morbidity: Death from pneumonia or congestive heart failure usually occurs within the first decade of life

2.paroxysmal nocturnal hemoglobinuria

阵发性睡眠性血红蛋白尿症