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1、Chapter7糖组学1、糖组学(glycomics)的背景及研究意义20世纪末,继基因组学、蛋白质组学之后,糖组学也日益受到人们关注。顾名思义,糖组学是对糖链组成及其功能研究的一门新学科,是基因组学的后续和延伸,具体内容包括研究糖与糖之间、糖与蛋白质之间、糖与核酸之间的联系和相互作用,其主要研究对象为聚糖。丰富多样的聚糖覆盖了生物有机体的所有细胞,不仅体现细胞的类型和状态,也参与了许多生物学行为,如细胞发育、分化、肿瘤转移、微生物感染、免疫反应等;聚糖还体现生物和分子的进化作用,如糖酵解、生物合成
2、的保守性以及核糖的起源等。示例：糖链的生物学功能（1）糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的作用研究表明：糖蛋白N-糖链在参与新生肽的折叠，维持蛋白质正确构象时起重要作用。红细胞血凝素，如N-糖链缺乏,则不能折叠呈三聚体（2）糖链影响糖蛋白的分泌和稳定性免疫球蛋白如缺乏N-糖链则不能分泌到胞外而留在内质网中（3）糖链参与分子识别和细胞识别血清中很多蛋白质式含有以唾液酸残基为末端的N-糖链糖蛋白，称唾液酸糖蛋白，如免疫球蛋白、蛋白质激素，载体蛋白等。如被唾液酸酶降解与肝细胞膜上的去唾液酸糖蛋白受体结合胞吞
3、作用并降解●与血浆中老蛋白的清除有关●与精卵识别有关受精是精子与卵子的融合。哺乳动物的卵子外面有一层透明的糖蛋白外衣，称透明带（zonepellucida,ZP)。透明带由ZP-1、ZP-2和ZP-3三种糖蛋白组成,受精中起主要作用的是ZP-3,连接在ZP-3上的O-GalNAc糖链能被精子表面上的凝集素受体识别(有物种特异性)。O-GalNAc糖链的非还原端是一个α一连接的半乳糖残基,它可能在精卵识别中起关键作用。●与细胞粘着有关细胞粘着(celladhesion)是进化中随着多细胞生物出现的必然
4、现象。多细胞生物中细胞有相互识别而聚集成细胞群的能力——细胞粘着。细胞群或组织(tissue)中细胞与细胞之间充满着由糖蛋白(胶原蛋白、纤连蛋白、层粘蛋白)、蛋白聚糖、透明质酸等组成的胞外基质(extracellularmatrix,ECM)。在整个生物体中,ECM形成一个连续的主体网络结构,所有的细胞都交织或浸泡在这一网状基质中,网络中细胞一细胞粘着,细胞一ECM粘着都是通过有关的膜内在蛋白质(integralmembraneprotein)完成的。这些膜蛋白称细胞粘着分子(celladhesio
5、nmolecule,CAM)或粘着蛋白,包括整联蛋白(integrin),钙粘着蛋白(cadher--in)免疫球蛋白超家族(Igsuperfamily),血管地址素(vescularaddressin)选择蛋白(selectin)等。CAM绝大多数都是含N一糖链的糖蛋白.例如整联蛋白是由α一和β一亚基组成的异二聚体,两个亚基上有多个N一糖基化位点。去糖链的整联蛋白完全失去与纤连蛋白的粘着能力。（4）糖链影响糖蛋白的生物学活性●糖链与酶活性糖链在酶的新生肽链折叠、转运和保护等方面普遍起作用。但糖链与
6、成熟酶活性的关系因酶而异。有些酶除去糖链活性不受影响,如UDP-葡糖醛酸酶、酵母羧肽酶等。有些酶的活力依赖其糖链的存在，如溶酶体β一葡糖苷酶除去糖链后只有免疫活性而而完全没有酶活力。●糖链与激素活性糖蛋白激素主要有腺垂体促激素类包括FSH(促卵泡激素),LH(促黄体生成激素)和TSH(促甲状腺激素)以及胎盘绒毛膜促性腺激素和肾脏红细胞生成素(erytlmpoietin,EPO)等。FSH、LH和TSH均由α亚基和β亚基组成,两个亚基都有N一糖链。糖链呈高度不均一性,例如LH和TSH中精链的外链末端有
7、些为SO4--4GalNAcβ1，有些为Siaα2→3Galβ1→,而FSH中的糖链都是以Siaα2→3Galβ1→为末端的。已经证明，带有SO4--4GalNAcβ1→末端结构的激素对受体的亲和力比带有Siaα2→3Galβ1→末端的激素高，但在体内的半寿期前者比后者短,因为在肝脏网状细胞表面有特异结合SO4--4GalNAcβ1→为末端的糖链的受体,而Sia为末端的糖链则必须经唾液酸酶水解除去Sia从而暴露Gal后才能被半乳糖结合受体识别并清除。●糖链与IgG活性每分子IgG均含糖链约三条，几乎
8、全部N一糖链都是复杂型,非还原末端残基为Sia或Gal(去Sia),少数为GlcNAc(去Sia-Gal),IgG的N-糖链多达30余种,呈高度不均一性。如IgG的N一糖链缺失外链Gal(这种糖链称G0糖链）后,可成为一种自身抗原,被免疫系统识别而产生自身抗体。后者能与带有Go糖链的IgG生成免疫复合体，沉积于关节腔内,引起炎症。这种免疫复合体是由带Go糖链的IgGFc段(作为抗原)和带末端Sia的IgG(作为抗体)Fab段结合而成,实际上是IgG的自身聚合物。类风湿
