2022年医学专题—第99十九篇-糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质(1).ppt

糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质Glycoprotein,Proteoglycan and Extracellular Matrix,第19章,第一页，共五十二页。,糖类(tn li),单糖(dn tn),多糖(du tn),糖复合物(glycoconjugates),糖蛋白(glycoprotein),蛋白聚糖(proteoglycan),糖脂(glycolipids),第二页，共五十二页。,糖蛋白Glycoprotein,第一节,第三页，共五十二页。,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,糖蛋白,第四页，共五十二页。,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、糖蛋白糖链的结构(jigu),聚糖中单糖的种类：,第五页，共五十二页。,糖蛋白糖链的N-连接(linji)型和O-连接型,连接(linji)方式,第六页，共五十二页。,（二）N-连接(linji)糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr,糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列(xli)的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。,定义(dngy)：,第七页，共五十二页。,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)的不均一性称为糖型(glycoform)。,第八页，共五十二页。,（三）N-连接(linji)聚糖可分为3型,第九页，共五十二页。,第十页，共五十二页。,（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(zit)，先合成含14糖基的寡糖链，然后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。,第十一页，共五十二页。,长萜醇-P-P聚糖的合成(hchng),第十二页，共五十二页。,3型N-聚糖的加工过程,第十三页，共五十二页。,（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(xin lin)，称为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(hxn)二糖，核心(hxn)二糖可重复延长及分支，再接上岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。,定义,O-连接寡糖结构,第十四页，共五十二页。,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。,O-连接(linji)寡糖合成,第十五页，共五十二页。,（六）蛋白质-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可逆的单糖(dn tn)基修饰,-N-乙酰氨基葡萄糖(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖基化修饰，主要(zhyo)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。,第十六页，共五十二页。,O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性的-N-乙酰氨基(nj)葡萄糖酶(O-GlcNAcase)作用，O-GlcNAc糖基化与去糖基化是个动态可逆的过程。,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。,第十七页，共五十二页。,（七）糖组学,糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定(jindng)、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)是指一种细胞或一个(y)生物体中全部聚糖种类。,第十八页，共五十二页。,二、糖蛋白分子(fnz)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，影响糖蛋白的作用；聚糖还可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫系统识别而产生(chnshng)抗体。,（一）聚糖可影响(yngxing)糖蛋白生物活性,第十九页，共五十二页。,（二）糖蛋白聚糖加工可参与(cny)新生肽链折叠,参与新生肽链的折叠并维持(wich)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。,第二十页，共五十二页。,（三）糖蛋白聚糖可参与(cny)维系亚基聚合,具有功能(gngnng)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，但有些是与其糖链有关。,第二十一页，共五十二页。,（五）糖蛋白聚糖具有分子间的识别(shbi)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也需聚糖的参与(cny)。细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞-细胞的结合。,第二十二页，共五十二页。,蛋白聚糖Proteoglycan,第二节,第二十三页，共五十二页。,蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白(dnbi)形成的大分子糖复合物化合物。,糖占比例大，约一半以上(yshng)，具有多糖性质。,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。,第二十四页，共五十二页。,蛋白聚糖的结构(jigu),第二十五页，共五十二页。,一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺组成的重复(chngf)二糖单位,糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）曾称为粘多糖、氨基(nj)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),体内重要的糖胺聚糖（6种）：,第二十六页，共五十二页。,第二十七页，共五十二页。,二、核心(hxn)蛋白均含有结合糖胺聚糖的结构域,核心蛋白(dnbi)（core protein）为与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。,核心蛋白均含有相应的糖胺聚糖取代结构域，一些蛋白聚糖通过这一结构锚定(mo dn)在细胞表面或细胞外基质的大分子中。,第二十八页，共五十二页。,大分子聚集(jj)型胞外基质蛋白聚糖小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖跨膜胞内蛋白聚糖,按核心蛋白和糖链成分的差别(chbi)，蛋白聚糖分类：,第二十九页，共五十二页。,蛋白聚糖聚合物,第三十页，共五十二页。,三、核心蛋白(dnbi)逐一加上糖基而形成蛋白(dnbi)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。,多糖链的形成是由单糖(dn tn)逐个加上去的，糖醛酸由UDPGA提供；单糖(dn tn)要由UDP活化；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于Gln。,第三十一页，共五十二页。,四、蛋白聚糖是细胞间基质重要(zhngyo)成分,在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白以特殊方式(fngsh)连接，构成基质的特殊结构。这与细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。,抗凝血（肝素）参与细胞识别(shbi)结合与分化（细胞表面的硫酸素）维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等,1.构成细胞外基质,2.其它功能,第三十二页，共五十二页。,每一聚糖都有一个(y)独特的能被蛋白质阅读，并与蛋白质相结合的三维空间构象，即糖密码(sugar code)。,聚糖作为信息分子(fnz)作用,特异的聚糖结构(jigu)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、组织与器官发育以及细胞外信号转导等。,第三十三页，共五十二页。,细胞外基质Extracellular Matrix,ECM,第三节,第三十四页，共五十二页。,细胞外基质(extracellular matrixc，ECM),分布(fnb)在各组织细胞和细胞间的胞间隙或胞间膜。,细胞外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白聚糖和糖蛋白以不同比例(bl)组成的细胞间质。,第三十五页，共五十二页。,结构(jigu)蛋白，如：胶原(collagen)专一蛋白，如：纤连蛋白(fibronectin,Fn)、层粘蛋白(laminin,Ln)蛋白聚糖,ECM的主要(zhyo)成分：,第三十六页，共五十二页。,一、胶原,胶原(collagen)是结缔组织的主要蛋白质成分。主要由结缔组织成纤维细胞所分泌，某些(mu xi)上皮细胞也能分泌的某些(mu xi)类型的胶原蛋白。,分布于骨、皮肤、血管(xugun)壁、肌腱、韧带、肌肉、软骨、角膜等。,起支架、维持组织(zzh)构型、机体运动等多项作用。,第三十七页，共五十二页。,（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(chngd)近似。,第三十八页，共五十二页。,5型胶原蛋白的结构(jigu)及组织分布,第三十九页，共五十二页。,（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(luxun)结构域的氨基酸序列含有内皮抑素(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(yzh)剂，它们都有显著的抑制(yzh)血管内皮细胞生长和迁移、抑制(yzh)肿瘤细胞增殖和迁移等作用。,第四十页，共五十二页。,内源性血管生成抑制剂种类(zhngli)和来源,第四十一页，共五十二页。,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,第四十二页，共五十二页。,（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过侧向排列，聚集(jj)成直径为50200nm的微纤维。,第四十三页，共五十二页。,原胶原分子侧向共价连接(linji)的醛醇交联反应,赖氨酸氧化酶,赖氨酸,赖氨酸,醛衍生物,醛衍生物,第四十四页，共五十二页。,醛醇缩合(suh),去H2O,第四十五页，共五十二页。,二、纤连蛋白,纤连蛋白(fibronectin,Fn)是广泛存在于细胞外基质、基底膜和各种体液（血浆、组织间液、淋巴液、关节(gunji)腔滑液、羊水）中的一种多功能糖蛋白。,多为二聚体形式(xngsh)，也有以多聚体形式(xngsh)存在。,第四十六页，共五十二页。,由分子量为25万的单体组成的二聚体。它的一级结构由3种不同类型的内在序列同源结构重复(chngf)出现而构成。,（一）Fn的分子结构(fn z ji u)：,第四十七页，共五十二页。,参与许多生理活动(hu dng)，例如：细胞的形态、增殖、分化及个体发育、生殖、信息传递、凝血、组织修复等。,（二）Fn的功能(gngnng),第四十八页，共五十二页。,层粘连蛋白(dnbi)(laminin,Ln)由三条多肽链组成的多结构域构成的糖蛋白，即型胶原基质。分布在所有组织的基膜上。,三、层粘连(zhnlin)蛋白,第四十九页，共五十二页。,由三条(sn tio)多肽链（1条A链和2条B链）通过二硫键构成，3条链排列成十字架形。,（一）层粘连蛋白(dn