糖蛋白和蛋白聚糖PPT课件.ppt
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1、关于糖蛋白与蛋白聚糖第一张,PPT共八十六页,创作于2022年6月第九章第九章 糖蛋白与蛋白聚糖糖蛋白与蛋白聚糖第一节第一节 糖蛋白糖蛋白第二节第二节 蛋白聚糖蛋白聚糖第二张,PPT共八十六页,创作于2022年6月q聚糖聚糖(glycan)是聚合寡糖(oligosaccharide)或聚合多糖(polysaccharide)的总称。它可以游离形式存在,如很多植物中的杂多糖(heteropolysaccharide);也可以糖复合物(glycocon-jugate)的形式存在,如糖蛋白(glycoprotein)、糖脂(glycolipid)和蛋白聚糖(proteoglrcan)。其中糖脂一般不
2、属于生物大分子q 生物体蛋白是糖蛋白或蛋白多糖,包括酶、激素、膜蛋白、血浆蛋白、结构蛋白、毒素等q生物界已发现200多种单糖,但只有11种出现在糖蛋白或蛋白多糖中第三张,PPT共八十六页,创作于2022年6月糖蛋白或蛋白多糖中的单糖糖蛋白或蛋白多糖中的单糖己糖己糖:半乳糖(Gal)、葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man)脱羟己糖脱羟己糖:L岩藻糖(Fuc)己糖胺己糖胺:半乳糖胺(GalNH2)、葡萄糖胺(GlcNH2)戊糖戊糖:木糖(Xyl)、L阿拉伯糖(Ara)唾液酸唾液酸(SA):通常为N-乙酰神经氨酸(NeuNAc)糖蛋白中已发现20多种神经氨酸衍生物醛酸醛酸:葡萄糖醛酸(GlcUA)、艾杜
3、糖醛酸(IdoUA)己糖衍生物己糖衍生物:乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)、乙酰氨基半乳糖(GalNAc)糖蛋白的含糖量可以小于1或大于99。如胶原蛋白99第四张,PPT共八十六页,创作于2022年6月v糖蛋白(glycoprotein)是蛋白质和糖类的共价复合物v蛋白质肽链可在不同部位结合多个糖基或聚糖。含糖量可低至2%,高至50%v人体内的蛋白质至少有1/3是糖蛋白,存在于各种组织和不同细胞中,特别在细胞表面膜上含量丰富。绝大多数血浆蛋白质也是糖蛋白第一节第一节 糖蛋白糖蛋白第五张,PPT共八十六页,创作于2022年6月一、糖蛋白中聚糖的分类和结构一、糖蛋白中聚糖的分类和结构 二、糖蛋白中聚
4、糖的代谢二、糖蛋白中聚糖的代谢 三、糖蛋白中聚糖的功能三、糖蛋白中聚糖的功能第六张,PPT共八十六页,创作于2022年6月一、糖蛋白中聚糖的分类和结构一、糖蛋白中聚糖的分类和结构1.糖蛋白和糖基或糖链部糖蛋白和糖基或糖链部2.分的连接方式和分类分的连接方式和分类2.糖蛋白中聚糖的结构糖蛋白中聚糖的结构第七张,PPT共八十六页,创作于2022年6月1.糖蛋白和糖基或糖链部分的糖蛋白和糖基或糖链部分的 连接方式和分类连接方式和分类 O-连接糖基或糖链连接糖基或糖链糖基或糖链的还原端与蛋白质肽链中Ser、Thr或羟赖氨酸残基中羟基的氧原子(O)相连接这类连接方式很容易被稀碱水解。可分以下两种方式第八
5、张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 糖基和羟赖氨酸的糖基和羟赖氨酸的 OH 连接连接这类糖基只存在于胶原中,只有一个半乳糖(Gal)或其外侧再连有葡萄糖(Glc),组成Glc-Gal二糖第九张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 糖基或糖链和糖基或糖链和 Ser 或或 Thr 的的 OH 连接连接岩藻糖(岩藻糖(Fuc)Ser/Thr 连接连接:Ser/Thr的N端常常是两个连续的Gly残基N-乙酰氨基葡萄糖(乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)和Ser/Thr连接:每个连接位点只有一个糖基,但可有多个连接位点N-乙酰氨基半乳糖(乙酰氨基半乳糖(GalNAc)和Ser/Thr连接:糖基最
6、少只有一个GalNAc,多达18个以上,连成长链或分支糖链。主要存在于粘蛋白(mucin)中,又称粘蛋白型聚糖第十张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 N-连接糖链连接糖链一般由6到数十个糖基连接成糖链;GlcNAc还原端与蛋白质中Asn的酰胺氮(N)以1,4糖苷键连接。这种连接方式不被稀碱水解,但可用肼解法使它和蛋白质分离糖链都有分支,大多存在于血浆蛋白,又称血浆蛋白型聚糖。但在细胞膜和胞质的糖蛋白中也普遍存在,可以和O-GalNAc并存于同一肽链上糖基组成除GlcNAc外,尚有Gal和Man。酸性N-聚糖的末端也有SA,中性糖链则一般以Gal或Fuc为末端。很少数的N-糖链可含Gal
7、NAc和末端硫酸基团第十一张,PPT共八十六页,创作于2022年6月能被N-糖基化的Asn位点必须有Asn-X-Ser/Thr(NXS/T)序列子(sequon),其中X可以是Pro以外的任何氨基酸O-GalNAc和N-聚糖的主要区别O-GalNAc和N-聚糖的主要区别第十二张,PPT共八十六页,创作于2022年6月2.糖蛋白中聚糖的结构糖蛋白中聚糖的结构 N-连接型聚糖连接型聚糖N-聚糖由一个分支的五糖核心(pentasaccharidecore)和不同数量的外链组成第十三张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 N-聚糖的五糖核心聚糖的五糖核心内侧的两个以1,4键连接的GlcNAc,和外
8、侧的3个Man组成。其中两个以1,3和1,6键连接的分支的Man称为-Man。内则的Man称为-Man内侧GlcNAc以1,6键连接一个Fuc,称为核心Fuc(c-Fuc)。在-Man上以1,4键连接一个GlcNAc,这GlcNAc处于两个-Man之间,称为平分型(bisecting)GlcNAc在一些植物蛋白中,平分型GlcNAc可被1,2连接的木糖(xylose)取代第十四张,PPT共八十六页,创作于2022年6月N-聚糖的结构第十五张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 分型分型高(寡)甘露糖型高(寡)甘露糖型(high-oroligo-mannosetype):五糖核心以外的糖基全
9、部是Man复杂型复杂型(complextype):天线(antenna)连接GlcNAc、Gal和SA(NeuAc)或Fuc组成。带SA的称为酸性糖链;缺乏SA或以Fuc取代SA则为中性糖链。杂合型杂合型(hybridtype):一半分子类似复杂型,另一半分子则似高甘露糖型,故称为杂合型(三型)第十六张,PPT共八十六页,创作于2022年6月Gal-GlcNAcGal-GlcNAc二糖单位二糖单位-Man-Man-Man-Man平分型平分型GlcNAc核心核心Fuc(c-Fuc)五糖核心的结构A复合型 B 杂合型 C高(寡)Man型第十七张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 天线数天线数
10、复杂型N-聚糖的天线数有1-5条,其中单天线很少见二天线二天线:较多见,两条天线都以1,2键分别连接于两个-Man的C2位上,称为C2C2二天线N-聚糖第十八张,PPT共八十六页,创作于2022年6月三天线可分成两类三天线可分成两类C2,4C4三天线N-聚糖:一条链连在1,3Man的C2和C4;另一条链连在1,6Man的C2位第十九张,PPT共八十六页,创作于2022年6月C2C2,6三天线N-聚糖:一条外链连在1,3Man的C2位,另两条外链连在1,6Man的C2和C6位第二十张,PPT共八十六页,创作于2022年6月四天线四天线C2,4C2,6四天线N-聚糖:正常细胞中含量较少,两条外链连
11、在1,3an的C2和C4位,另两连在1,6an的C2C6位鸟类的糖蛋白中可存在C2,4C2,4,6五天线N-聚糖第二十一张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 N-聚糖的种属、组织和位点专一性聚糖的种属、组织和位点专一性不同种属同一组织或同一种属不同组织中相同糖蛋白的N-聚糖并不相同,即N-聚糖结构具有种属和脏器专一性如-谷氨酰转肽酶(GGT),主要存在肾脏和小肠等组织,肝中的含量较少第二十二张,PPT共八十六页,创作于2022年6月人和牛同属于高等哺乳动物,但肾脏GGT的N-聚糖结构相差甚远,区别有下列三方面:人肾GGT的N-聚糖全部为复杂型,而牛含10%的高甘露糖型人肾GGT含酸性聚糖
12、仅31%,均为C2,4C2三天线而牛62%为酸性聚糖,除三天线外,尚有二天线和四天线人肾GGT的天线外链中60%以上的GlcNAc与1,3Fuc相连,且有GalNAc重复序列;而牛没有外链Fuc和重复序列第二十三张,PPT共八十六页,创作于2022年6月研究表明,不论何种种属,肾GGT和肝脏GGT即使其氨基酸序列完全相同,而N-聚糖的结构却有明显差别导致以上N-聚糖差别的原因主要是不同种属或不同组织中有关N-聚糖合成和加工酶的活力不同第二十四张,PPT共八十六页,创作于2022年6月因此,N-糖链的不均一性不但存在于不同种属和组织中,也存在于同一种属、相同组织的不同蛋白质中同一种蛋白质,其不同
13、NXS/T位点上的的N-聚糖结构也不相同,人们把这一聚糖结构的不均一性(heterogeneity)称为糖型(glycoform),即不同位点有不同的糖型第二十五张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 O-GalNAc 糖基或聚糖糖基或聚糖 单糖基和双糖基单糖基和双糖基最简单的O-GalNAc只有一个GalNAc,存在于为数不多的粘蛋白及分泌性糖蛋白中,如颔下腺粘蛋白、胃粘蛋白和lgA等两个糖基组成的O-GalNAc聚糖有4种:SA2,6GalNAc1Ser/Thr;Gal1,3GalNAc1Ser/Thr;GlcNAc1,3GalNAc1Ser/Thr;GalNAc1,3GalNAc1S
14、er/Thr第二十六张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 多糖基多糖基 两个以上糖基的O-GalLAc聚糖,其结构可分为核心,骨架(back-bone)和非还原性末端a.核心核心与 N-聚糖的五糖核心不同,O-GalNAc的核心至少有 8种,主要由内侧的 GalNAc和外侧的 Gal或/和 GalNAc以不同的连接方式而组成,也可由两个 GalNAc组成。第二十七张,PPT共八十六页,创作于2022年6月1-41-4类核心较常见类核心较常见1 1、3 3、6 6三类核心可只有核心三类核心可只有核心二糖组成一条糖链二糖组成一条糖链3 3、8 8为为H1H1和和H2H2抗原抗原(血型血型O)
15、O)4 4、9 9为为LewisLewis抗原抗原第二十八张,PPT共八十六页,创作于2022年6月b.骨架骨架基本上由 核心外侧的延长部分。O-GalLAc聚糖的骨架和N-聚糖的外链相似,基本上由 连接的 Gal-GalLAc二糖单位组成.第二十九张,PPT共八十六页,创作于2022年6月c.非还原末端非还原末端O-GlcNAc聚糖的非还原末端也可有2,6或2,3连接的SA,分别和Gal或GlcNAc相连接;有相当一部分的O-GlcNAc聚糖末端为HSO3,HSO3也可和处于糖链中间的糖基相连O-GlcNAc聚糖的非还原末端部分的糖基往往组成血型抗原.如ABH抗原第三十张,PPT共八十六页,
16、创作于2022年6月A和 B血型的抗原是在 H-1或 H-2结构 的 Gal外侧(非还原侧),分别以 l,3键连接 GlcNAc或 Gal,结构如下:GalNAc1,3(Fuc1,2)Gal1,3GlcNAc-(血型 A,1型)Gal1,3(Fuc1,2)Gal1,3GlcNAc-(血型 B,1型)GalNAc1,3(Fuc1,2)Gal1,4GlcNAc-(血型 A,2型)Gal1,3(Fuc1,2)Gal1,4GlcNAc-(血型 B,2型)第三十一张,PPT共八十六页,创作于2022年6月血型抗原的表达常是互相拮抗,即在一条糖链的末端不会同时表达两种血型抗原末端增加一个糖基可使一种血型抗
17、原变另一种血型抗原O-GalNAc聚糖可能也存在种属、组织、蛋白质和位专一性,但报道较少第三十二张,PPT共八十六页,创作于2022年6月二、糖蛋白中聚糖的代谢二、糖蛋白中聚糖的代谢1.N-聚糖的合成和加工聚糖的合成和加工2.O-GalNAc 聚糖的合成聚糖的合成3.聚糖的降解聚糖的降解第三十三张,PPT共八十六页,创作于2022年6月1.N-聚糖的合成和加工聚糖的合成和加工N-聚糖的合成是一个共翻译(co-translational)过程,即在粗面内质网的核糖体上合成糖蛋白的肽链时,一旦形成NXS/T三联密码,即有可能开始糖化,随着肽链延伸进入内质网腔,N-聚糖可被位于网腔膜结构上的加工酶修
18、剪加工至高甘露糖型,再进入高尔基体,继续被加工合成第三十四张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 N-糖链前身的合成糖链前身的合成长萜醇磷酸循环长萜醇磷酸循环 合成早期需要一个脂类物质磷酸长萜醇(dolicolphosphate,P-Dol)作为甘露糖、葡萄糖和糖链的运载体第三十五张,PPT共八十六页,创作于2022年6月在长萜醇焦磷酸寡糖转移酶的催化下,这个十四糖聚糖被转移到新生肽链的三联序列子NXS/X上。此转移酶能识别十四糖中的还原端GlcNAc,以及非还原端的Glc已转出聚糖的长萜醇焦磷酸再释放一个磷酸而恢复成长萜醇焦磷酸,完成长萜醇磷酸循环第三十六张,PPT共八十六页,创作于20
19、22年6月14 14 糖糖7 7 糖糖11糖糖14 14 糖糖第三十七张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 N-糖链的加工和成熟糖链的加工和成熟 :Man,:GlcNAc,:Fuc,:Glc,:SA,:Gal-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 I/II/I切切去去3 3个个 GlcGlc-Man-Man糖苷酶切去糖苷酶切去1 1个个ManMan内则高尔基体内则高尔基体-Man-Man糖糖苷酶切去苷酶切去3 3个个ManMan中间高尔基中间高尔基体体N-GlcNAc转移转移酶酶外侧高外侧高尔基体尔基体第三十八张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 影响影响 N-糖基化的因素糖基化的因素糖蛋白的肽链
20、上有较多的N糖基化位点,即NXST三联序列子,但并非所有序列子都可被N-糖基化,说明N-糖基化取决于很多因素肽链的亲水区的NXST才能被N-糖基化NXST中X残基影响N-糖基化的效率NXST邻近的氨基酸残基可影响N-糖基化NXST的局部立体结构也可影响N-糖基化十四糖本身的结构改变影响N-糖基转移第三十九张,PPT共八十六页,创作于2022年6月2.O-GalNAc 聚糖的合成聚糖的合成O-GalNAc聚糖的合成没有前体,多数情况下,不像N-聚糖是共翻译过程,而是在已折叠及聚合蛋白质肽链的适当Ser/Thr位点上逐个加上糖基。一般认为O-GalNAc糖基化在N-糖基化之后第四十张,PPT共八十
21、六页,创作于2022年6月 O-GalNAc 糖化的位点选择性糖化的位点选择性蛋白质肽链上的很多Ser和Thr位点并非每个都能O-GalNAc糖基化。只有当Ser/Thr附近含有Pro或另外的Ser或Thr时才易于O-GalNAc糖化第四十一张,PPT共八十六页,创作于2022年6月 O-GalNAc 聚糖的合成过程聚糖的合成过程核心合成:O-GalNAc转移酶能识别肽链Pro附近的Ser/Thr位点或Pro引起的空间构象变化的糖基化部位,从而合成各类核心延伸和分支:O-GalNAc糖链的延伸是在核心的基础上再逐个添加糖基;在外链骨架上,由1,6GlcNAcT催化生成GalNAc1,6Gal1
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