第十九章 糖蛋白

第十九章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质

Glycoprotein、Proteoglycan and Extracellular matrix

一、授课章节及主要内容：第十九章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质

二、授课对象:临床医学、预防、法医（五年制）、临床医学（七年制）

三、授课学时：2学时

本章共2节课时（每个课时为45分钟）。讲授安排如下：

四、教学目的与要求：

糖蛋白的基本结构、连接方式，蛋白聚糖中重要的糖胺聚糖种类，细胞外基质基本组成成分。

五、重点与难点

糖蛋白的连接方式及蛋白聚糖中糖胺聚糖种类

六、教学方法及安排

自学为主。本章与《糖代谢》一章一起授课，共8学时。

七、主要外文专业词汇

糖蛋白(Glycoprotein)

N-连接糖蛋白（N-linked glycoprotein）

O-连接糖蛋白（O-linked glycoprotein）

蛋白聚糖(Proteoglycan)

硫酸软骨素（chordroitin sulfate）

硫酸角质素(keratan sulfate)

硫酸皮肤素(dermatan sulfate)

透明质酸(hyaluronic acid)

肝素(heparin)

硫酸类肝素(heparan sulfate)

细胞外基质(Extracellular matrix)

胶原（collagen）

纤连蛋白（fibronectin,Fn）

层粘连蛋白（laminin,Ln）

八、思考题

1.糖蛋白、蛋白聚糖、细胞外基质的基本结构

2.糖蛋白中聚糖的生物学功能

3.重要的糖胺聚糖的种类

九、教材：《生物化学》第六版（人民卫生出版社）

十、授课内容

第一节糖蛋白

Glycoprotein

一、糖蛋白的结构：

组成糖蛋白分子中聚糖的单糖有7种：葡萄糖、半乳糖、甘露糖、N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、岩藻糖和N-乙酰神经氨酸。

（一）聚糖与蛋白连接方式

聚糖可经两种方式与蛋白质部分连接，即N-连接糖蛋白（N-linked glycoprotein）和O-连接糖蛋白（O-linked glycoprotein）。（见六版教材P400图）

图N-连接寡糖和O-连接寡糖

1. N-连接糖蛋白

1）糖基化位点：聚糖中的N-乙酰葡萄糖胺与多肽链中天冬酰胺残基的酰胺氮连接，形成N-连接糖蛋白。但是并非糖蛋白分子中所有天冬酰胺残基都可连接聚糖，只有特定的氨基酸序列，即Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸组成的序列子才有可能，这一序列被称为糖基化位点。

2）N-连接聚糖结构：

N-连接聚糖可分为三型：①高甘露糖型【图19-1（1）】；②复杂型【图19-1（2）】；③杂合型【图19-1（3）】。这三型N-连接聚糖都有一个五糖核心。高甘露糖型在五糖核心上连接2～9个甘露糖，复杂型在五糖核心上可连接2、3、4或5个分支糖链，宛如天线状，天线末端常连有N-乙酰神经氨酸。杂合型则兼有二者的结构。（见六版教材图19-1）

图19-1 N-连接寡糖

3）N-连接聚糖的合成

合成场所：粗面内质网和高尔基体中

糖基供体形式：核苷二磷酸单糖

糖链载体：长萜醇

酶：由特异糖基转移酶将单糖转移至长萜醇

合成过程：（见六版教材图19-2）

图19-2 长萜醇-P-P寡糖的合成

2 .O-连接糖蛋白

1）O-连接糖蛋白的结构：N-乙酰半乳糖胺与多肽链的丝氨酸或苏氨酸残基的羟基相连形成O-连接糖蛋白。它的糖基化位点的确切序列还不清楚。

2）O-连接寡糖的合成：O-连接寡糖的合成是在多肽链合成后进行的，而且没有糖链载体。

二、糖蛋白聚糖链的功能

糖蛋白的功能十分广泛。

（一）聚糖链对糖蛋白生物活性的影响

一般来说，去除聚糖链的糖蛋白，容易受蛋白酶水解，说明聚糖链可保护肽链，延长半寿期。

（二）聚糖链对糖蛋白新生肽链的影响

糖蛋白的N-连接寡糖链参与新生肽链的折叠并维持蛋白质正确的空间构象。如除去某一病毒G蛋白2个糖基化位点后，此G蛋白就不能形成正确的链内二硫键而错配成链间二硫键，空间构象改变。

糖蛋白的聚糖链可影响糖蛋白在细胞内的分拣和投送，例如，溶酶体酶的糖链末端的甘露糖被磷酸化成6-磷酸甘露糖，就能定向转移至溶酶体内，若不被磷酸化，那么溶酶体酶只能分泌至血浆，而溶酶体内几乎没有酶，导致疾病产生。

（三）聚糖链的分子识别作用

例如，受体与配体识别与结合也需要聚糖链参与。红细胞的血型物质含糖达80%~90%,血型物质A和B均是在血型物质O的糖链非还原端各加上N-乙酰半乳糖和半乳糖，仅一个糖基之差。

第二节蛋白聚糖

Proteoglycan

蛋白聚糖主要由糖胺聚糖共价连接于核心蛋白所组成。

糖胺聚糖必须含有糖胺而得名，可以是葡萄糖胺或半乳糖胺。糖胺聚糖是由二糖单位重复连接而成，不分支，二糖单位中除了1个是糖胺外，另1个是糖醛酸，可以是葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸。

一、重要的糖胺聚糖

体内重要的糖胺聚糖有6种：硫酸软骨素（chordroitin sulfate）、硫酸角质素(keratan sulfate)、硫酸皮肤素(dermatan sulfate)、透明质酸(hyaluronic acid)、肝素(heparin)和硫酸类肝素(heparan sulfate)。除透明质酸外，其他的糖胺聚糖都带有硫酸。它们的二糖单位分别是（见六版教材P404图）

图糖胺聚糖的二糖单位

二、核心蛋白

与糖胺聚糖共价结合的蛋白质称为核心蛋白。由于糖胺聚糖上羧基或硫酸根均带有负电荷，彼此相斥，所以在溶液内蛋白聚糖呈瓶刷状（见六版教材图19-3）。

图19-3 骨骺软骨蛋白聚糖聚合物

三、蛋白聚糖的生物合成

在内质网上，蛋白聚糖先合成核心蛋白的多肽链，多肽链合成的同时即以O-连接或N-连接的方式在丝氨酸或天冬酰胺残基上进行糖链加工。

四、蛋白聚糖的功能

蛋白聚糖最主要的功能是构成细胞间的基质。由于糖胺聚糖是多阴离子化合物，结合Na+、K+，从而吸收水分子，糖的羟基也是亲水的，所以基质内的蛋白聚糖可以吸引、保留水而形成凝胶，容许小分子化合物自由扩散而阻止细菌通过，起保护作用。

第三节细胞外基质

Extracellular matrix

细胞外基质主要由纤维状的胶原蛋白、透明质酸、蛋白聚糖和糖蛋白构成，本节仅就细胞外基质的主要成分胶原（collagen）、纤连蛋白（fibronectin,Fn）和层粘连蛋白（laminin,Ln）作一结构的介绍。

一、胶原（collagen）

胶原是结缔组织的主要蛋白质成分，约占机体总蛋白的25%。