糖蛋白蛋白聚糖和细胞外基质学习教案

1、会计学1糖蛋白蛋白聚糖和细胞外基质糖蛋白蛋白聚糖和细胞外基质第一页，共51页。糖蛋白糖蛋白Glycoprotein第一节第2页/共51页第二页，共51页。一种(y zhn)或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质。蛋白质含量(hnling)较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。分布(fnb)细胞膜、溶酶体、细胞外液n糖蛋白第3页/共51页第三页，共51页。葡萄糖(Glu)半乳糖(Gal)甘露(gnl)糖(Man)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)岩藻糖(Fuc)N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸(NeuAc)（一）糖蛋白聚糖分为(fn wi)N-连接和O-连接型两种一、糖蛋白糖链

2、的结构(jigu)n聚糖中单糖的种类：第4页/共51页第四页，共51页。n 糖蛋白糖链的N-连接(linji)型和O-连接(linji)型 连接(linji)方式N-连接：O-连接：第5页/共51页第五页，共51页。（二）N-连接(linji)糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr糖蛋白(dnbi)的糖链与蛋白(dnbi)部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白(dnbi)。n定义(dngy)：第6页/共51页第六页，共51页。N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸残基的序列(xli)子称为糖基化位点。糖蛋白分子中聚糖结构(jigu)的不均一性

3、称为糖型(glycoform)。第7页/共51页第七页，共51页。（三）N-连接(linji)聚糖可分为3型高甘露糖型复杂性杂合型都有一个五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn第8页/共51页第八页，共51页。第9页/共51页第九页，共51页。（四）N-连接寡糖的合成(hchng)是以长萜醇作为聚糖载体 N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链载体，先合成含14糖基的寡糖链，然后(rnhu)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。第10页/共51页第十页，共51页。

4、长萜醇-P-P聚糖的合成(hchng)第11页/共51页第十一页，共51页。3型N-聚糖的加工过程 第12页/共51页第十二页，共51页。（五）O-连接(linji)糖蛋白糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连，称为(chn wi)O-连接糖蛋白。 O-连接寡糖有N-乙酰半乳糖与半乳糖构成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支(fnzh)，再接上岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。n定义nO-连接寡糖结构第13页/共51页第十三页，共51页。 O-连接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的作用(zuyng)下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接上N-乙酰半乳基，然后逐个加上糖基直至O-连接寡糖链的形成。

5、nO-连接(linji)寡糖合成第14页/共51页第十四页，共51页。（六）蛋白质-N-乙酰氨基葡萄(p to)糖基化是可逆的单糖基修饰-N-乙酰氨基(nj)葡萄糖(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白和分泌蛋白。O-GlcNAc糖基化修饰是通过O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将-N-乙酰氨基葡萄糖以共价键方式(fngsh)结合于蛋白质的Ser/Thr残基上。第15页/共51页第十五页，共51页。 O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性的-N-乙酰氨基葡萄糖酶(O-GlcNAcase

6、)作用，O-GlcNAc糖基化与去糖基化是个动态(dngti)可逆的过程。 O-GlcNAc糖基化位点常位于蛋白质Ser/Thr磷酸化位点处或其邻近(ln jn)部位。糖基化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。 第16页/共51页第十六页，共51页。（七）糖组学糖组学则包括(boku)聚糖种类、结构鉴定、糖基化位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等研究。 糖组(Glycome)是指一种细胞(xbo)或一个生物体中全部聚糖种类。第17页/共51页第十七页，共51页。二、糖蛋白分子二、糖蛋白分子(fnz)中聚糖的功能中聚糖的功能保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期；蛋白质的聚糖也可起屏障作用，影响

7、糖蛋白的作用；聚糖还可以避免(bmin)蛋白质中抗原决定簇被免疫系统识别而产生抗体。 （一）聚糖可影响(yngxing)糖蛋白生物活性第18页/共51页第十八页，共51页。（二）糖蛋白聚糖加工(ji gng)可参与新生肽链折叠参与(cny)新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确的空间构象；糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切相关 。 第19页/共51页第十九页，共51页。（三）糖蛋白聚糖可参与(cny)维系亚基聚合具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合(jh)和构象。 （四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送和分泌(fnm)中的作用有些蛋白质的投送信号存在于肽链内，但

8、有些是与其糖链有关。 第20页/共51页第二十页，共51页。（五）糖蛋白聚糖具有(jyu)分子间的识别作用聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起到分子识别作用的基础。受体与配体识别和结合(jih)也需聚糖的参与。细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞-细胞的结合(jih)。 第21页/共51页第二十一页，共51页。第22页/共51页第二十二页，共51页。糖占比例大，约一半以上，具有(jyu)多糖性质。分布于软骨、结缔组织、角膜(jiom)基质、关节滑液、粘液、眼玻璃体等组织。第23页/共51页第二十三页，共51页。n蛋白聚糖的结构蛋白聚糖的结构(jigu)组成核心蛋白糖胺聚糖糖胺糖醛酸葡萄糖胺半乳糖胺

9、葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸第24页/共51页第二十四页，共51页。一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺组成(z chn)的重复二糖单位糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾称为(chn wi)粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。 硫酸软骨素类(chordroitin sulfates) 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) 硫酸角质(jiozh)素(keratan sulfate) 透明质酸(hyaluronic acid) 肝素(heparin)和硫酸类肝素(heparan sulfate) n体内重要的糖胺聚糖（6种）：第25页/共51页第二十五页，共51页。第26页/共51

10、页第二十六页，共51页。二、核心(hxn)蛋白均含有结合糖胺聚糖的结构域核心(hxn)蛋白（core protein）为与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。核心蛋白(dnbi)均含有相应的糖胺聚糖取代结构域，一些蛋白(dnbi)聚糖通过这一结构锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子中。第27页/共51页第二十七页，共51页。1.大分子聚集(jj)型胞外基质蛋白聚糖2.小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖3.跨膜胞内蛋白聚糖n按核心蛋白和糖链成分(chng fn)的差别，蛋白聚糖分类：第28页/共51页第二十八页，共51页。透明质酸连接蛋白核心蛋白硫酸角质素硫酸软骨素糖蛋白亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物n 蛋白聚

11、糖聚合物第29页/共51页第二十九页，共51页。三、核心蛋白三、核心蛋白(dnbi)逐一加上糖基而逐一加上糖基而形成蛋白形成蛋白(dnbi)聚糖聚糖在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时(tngsh)在高尔基体内进行糖链延长或加工。多糖(du tn)链的形成是由单糖逐个加上去的，糖醛酸由UDPGA提供；单糖要由UDP活化；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于Gln。第30页/共51页第三十页，共51页。四、蛋白聚糖是细胞间基质四、蛋白聚糖是细胞间基质(j zh)(j zh)重重要成分要成分在基质中蛋白(dnbi)聚糖和弹性蛋白(dnbi)、胶原蛋白(dnbi)以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与

12、细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。抗凝血（肝素）参与细胞识别结合与分化（细胞表面的硫酸(li sun)素）维持软骨机械性能（硫酸(li sun)软骨素）等 1. 构成细胞外基质2. 其它功能第31页/共51页第三十一页，共51页。每一聚糖都有一个独特(dt)的能被蛋白质阅读，并与蛋白质相结合的三维空间构象，即糖密码(sugar code)。 n聚糖作为信息分子(fnz)作用特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信息，诸如糖蛋白的胞内定向转运、细胞与细胞的相互作用、组织与器官发育(fy)以及细胞外信号转导等。第32页/共51页第三十二页，共51页。细胞外基质细胞外基质Extracellular

13、Matrix, ECM第三节第33页/共51页第三十三页，共51页。n细胞外基质(extracellular matrixc，ECM)分布在各组织细胞(xbo)和细胞(xbo)间的胞间隙或胞间膜。细胞(xbo)外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白聚糖和糖蛋白以不同比例组成的细胞(xbo)间质。第34页/共51页第三十四页，共51页。结构蛋白(dnbi)，如：胶原 (collagen)专一蛋白(dnbi)，如：纤连蛋白(dnbi) (fibronectin, Fn)、层粘蛋白(dnbi) (laminin, Ln)蛋白(dnbi)聚糖nECM的主要(zhyo)成分：第35页/共51页第三十五页，共51

14、页。一、胶原一、胶原胶原(collagen)是结缔组织的主要蛋白质成分(chng fn)。主要由结缔组织成纤维细胞所分泌，某些上皮细胞也能分泌的某些类型的胶原蛋白。分布(fnb)于骨、皮肤、血管壁、肌腱、韧带、肌肉、软骨、角膜等。起支架、维持组织构型、机体(jt)运动等多项作用。第36页/共51页第三十六页，共51页。（一）胶原的分子(fnz)组成和分型胶原经超速离心后可分得3个组分，即、，其中(qzhng)和组分分别是组分的二聚体和三聚体。组分又分为1, 2, 3和4，它们在氨基酸组成上有所不同，但肽链长度近似。 第37页/共51页第三十七页，共51页。5型胶原蛋白的结构(jigu)及组织分

15、布类型类型肽链类型肽链类型分子形式分子形式成分成分组织分布组织分布I1(I);2(I)1(I)22(I), 1(I)3 羟赖氨酸较低羟赖氨酸较低,聚聚糖少糖少,较纤维较宽较纤维较宽 肌腱肌腱,骨骨,皮肤皮肤,角角膜膜,韧带占体内胶韧带占体内胶原蛋白总量原蛋白总量90%1()1()3羟赖氨酸较高，羟赖氨酸较高，聚糖较多，纤维聚糖较多，纤维较窄较窄软骨眼玻璃体软骨眼玻璃体,椎椎间盘间盘1()1()3羟赖氨酸较高，羟赖氨酸较高，羟脯氨酸较高，羟脯氨酸较高，聚糖较少聚糖较少血管血管,肌肉肌肉,皮肤皮肤,内脏内脏1();2(); 3();4(); 4()1()22()及其及其它形式它形式 羟赖氨酸较高羟

16、赖氨酸较高,聚聚糖较多糖较多基底膜基底膜2() 3(V)1()3 1()22()1()2()3()羟赖氨酸较高羟赖氨酸较高,聚聚糖较多糖较多平滑肌细胞平滑肌细胞,胚胎胚胎组织组织,腹膜腹膜,胎盘胎盘,皮肤皮肤,骨骨第38页/共51页第三十八页，共51页。（二）胶原蛋白C端非螺旋(luxun)结构域与内皮抑素XVIII型胶原蛋白C端非螺旋结构域的氨基酸序列含有(hn yu)内皮抑素(endostatin)的全部序列 ，推测组织中的XVIII胶原蛋白C端非螺旋结构域受蛋白酶水解，产生内皮抑素，发挥抑制内皮细胞生长作用。 不同胶原蛋白C端非螺旋结构域能产生不同内源性血管生成抑制剂，它们(t men)

17、都有显著的抑制血管内皮细胞生长和迁移、抑制肿瘤细胞增殖和迁移等作用。第39页/共51页第三十九页，共51页。内源性血管生成抑制剂内源性血管生成抑制剂来源及分子大小来源及分子大小内皮抑素内皮抑素(endostatin)XVIII型胶原型胶原C端非螺旋结构域端非螺旋结构域(184aa)休眠蛋白休眠蛋白(restin)XV型胶原型胶原C端非螺旋结构域端非螺旋结构域(180aa)内皮生长抑制蛋白内皮生长抑制蛋白(vastatin)VIII 型胶原型胶原C端非螺旋结构域端非螺旋结构域(164aa)阻碍蛋白阻碍蛋白(arrestin)IV型胶原型胶原1链链NC1区区 (180aa)肿瘤抑素肿瘤抑素(tum

18、statin)IV型胶原型胶原3链链NC1区区 (180aa)血管能抑素血管能抑素(canstatin)IV型胶原型胶原2链链NC1区区(227aa)内源性血管生成抑制剂种类(zhngli)和来源第40页/共51页第四十页，共51页。 胶原蛋白由3条肽链以右手(yushu)螺旋形成棒状结构。 富含甘氨酸（占1/3）和脯氨酸（占1/4），特含有(hn yu)羟赖氨酸和羟脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨酸，甚少酪氨酸。（三）胶原的氨基酸组成和空间构象(u xin)特点第41页/共51页第四十一页，共51页。（四）胶原微纤维(xinwi)(collagen fibril)若干具有三股螺旋结构的型原胶原分子通

19、过侧向排列，聚集成直径(zhjng)为50200nm的微纤维。 第42页/共51页第四十二页，共51页。n原胶原分子(fnz)侧向共价连接的醛醇交联反应C-(CH2)2-CH2-CH2-NH3+NCNOH+H3N-CH2-CH2-(CH2)2-CHCONH赖氨酸氧化酶C-(CH2)2-CH2-CNCNOHOHC-CH2-(CH2)2-CHCONHOH赖氨酸赖氨酸醛衍生物醛衍生物第43页/共51页第四十三页，共51页。C-(CH2)3-CHNCNOHOHCH-(CH2)2-CHCONHOHC醛醇缩合(suh)C-(CH2)3-CHNCNOHC-(CH2)2-CHCONHCHO去H2O第44页/共51页第四十四页，共51页。二、纤连蛋白二、纤连蛋白纤连蛋白(fibronectin, Fn)是广泛存在于细胞外