[科普中国]-糖蛋白

糖蛋白（glycoprotein）是一种含有寡糖链的蛋白质，两者之间以共价键相连。其中的寡糖链通常是经由共转译修饰或是后转译修饰过程中的糖基化作用而连结在蛋白质上。

糖蛋白多肽链常携带许多短的杂糖链。它们通常包括N-乙酰己糠胺和己糖（常是半乳糖和/或甘露糖，而葡萄糖竟较少）。该链末端成员常常是唾液酸或L-岩藻糖。这种寡糖链常分支，很少含多于15个单体的，一般含2—10个单体，分子量相当于540—3,200。糖链数目也变化很大。1

化学品简介糖蛋白（glycoprotein）是分支的寡糖链与多肽链共价相连所构成的复合糖，主链较短，在大多数情况下，糖的含量小于蛋白质。在糖蛋白中，糖的组成常比较复杂，有甘露糖、半乳糖、岩藻糖、葡糖胺、半乳糖胺、唾液酸等。2

寡糖和蛋白质有两种结合方式：（1）糖的半缩醛羟基和含羟基的氨基酸（丝氨酸、苏氨酸、羟基赖氨酸等）以O-糖苷键结合；（2）糖的半缩醛羟基和天冬酰胺的酰胺基以N-糖苷键结合。在自然界中的分布十分广泛。已研究过的六七十种血浆蛋白质中，绝大多数是糖蛋白。有些酶和激素是糖蛋白。糖蛋白也是细胞质膜、细胞间质、血浆粘液等的重要组分。从植物中分离的糖蛋白日益增多，特别是凝集素。现在已从脊椎动物和无脊椎动物，甚至许多微生物中分离出多种凝集素，它们的绝大部分都属于糖蛋白。糖蛋白具有种属专一性，一种蛋白质在某种动物中是以糖蛋白形式存在，在另一种动物中则不同。即使同是糖蛋白，它们的糖组分含量也可能不同，如牛、绵羊和猪的胰核糖核酸酶都是糖蛋白，但糖的含量却分别为9.4%，9.8%和38%；大鼠的此种酶却不含糖。同时，糖蛋白还是一种结合蛋白质，糖蛋白是由短的寡糖链与蛋白质共价相连构成的分子，其总体性质更接近蛋白质。糖与蛋白质之间以蛋白质为主，其一定部位上以共价键与若干短的寡糖链相连，这些寡糖链常常是具分支的杂糖链，不呈现重复的双糖系列，一般由2-10个单体（少于15）=组成，未端成员常常是唾液酸或L-岩藻糖。通常每个分子的含糖量较少（约4%）。一些糖蛋白只含一个或几个糖基，另一些含有多个线性或分支的寡糖侧链。糖蛋白通常或分泌到体液中或是膜蛋白，后者定位于细胞外，并有相应功能。糖蛋白包括酶、激素、载体、凝集素、抗体等。组成 β-D-葡萄糖（Glc） α-D-甘露糖（Man） α-D-半乳糖（Gal）α-D-木糖（Xyl） α-D-阿拉伯糖（Ara） α-L-岩藻糖（Fuc） 葡萄糖醛酸（GlcuA） 艾杜糖醛酸（IduA） N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc） N-乙酰半乳糖胺（GalNAc） N-乙酰神经氨酸（NeuNAc） 即唾液酸（Sia）。

糖蛋白分类

|| || 在人类糖蛋白中发现的主要糖类

糖基团可以帮助蛋白质折叠，改善蛋白质的稳定性并参与细胞信号传导。

连接方式与蛋白

糖蛋白的糖肽连接键，简称糖肽键。糖肽链的类型可以概况为：

① N-糖苷键型：寡糖链（GlcNAC的β-羟基）与Asn的酰胺基、N-未端的a-氨基、Lys或Arg的W-氨基相连

② O-糖苷键型：寡糖链（GalNAC的α-羟基）与Ser、Thr和羟基赖氨酸、羟脯氨酸的羟基相连。

③ S-糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。

④ 酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。

糖链的结构糖蛋白中的糖链变化较大，含有丰富的结构信息。寡糖链往往是受体、酶类的识别位点。

1、 N-糖苷键型（N-连接）N-糖苷键型主要有三类寡糖链：

① 高甘露糖型，由GlcNAc和甘露糖组成；

② 复合型：除了GlcNAc和甘露糖外、还有果糖、半乳糖、唾液酸；

③ 杂合型，包含①和②的特征。五糖核心

2、 O-糖苷键型（O-连接）

没有五糖核心。如:人血纤维蛋白溶酶原;人免疫球蛋白IgA:

N-糖肽键，如β- GlcNAc-Asn和O-糖肽链，如α-GalNAc-Thr/Ser, β-Gal-Hyl, β-L-Araf-Hyp,N-连接的寡糖链(N-糖链)都含有一个共同的结构花式称核心五糖或三甘露糖基核心，N-糖链可分为复杂型、高甘露糖型和杂合型三类，它们的区别主要在外周链。

O-糖链的结构比N-糖链简单，但连接形式比N-糖链的多。

生物学功能携带蛋白质代谢去向信息

糖蛋白寡糖链末端的唾液酸残基，决定着某种蛋白质是否在血流中存在或被肝脏除去的信息。A.脊椎动物血液中的铜蓝蛋白。肝细胞能降解丢失了唾液酸的铜蓝蛋白，唾液酸的消除可能是体内“老”蛋白的标记方式之一。

B.红细胞。新生的红细胞膜上唾液酸的含量远高于成熟的红细胞膜。用唾液酸酶处理新生的红细胞，回注机体，几小时后全部消失。而末用酶处理的红细胞，回注几天以后，仍能在体内正常存活。

寡糖链的关键作用

淋巴细胞正常情况应归巢到脾脏，而切去唾液酸后，结果竟然归巢到了肝脏。在原核中表达的真核基因，无法糖基化。糖蛋白可以是胞溶性的，也可以是膜结合型的，可以存在于细胞内在也可存在于细胞间质中。糖蛋白在动植物中较为典型，脊柱动物中糖蛋白尤为丰富，如金属转运蛋白(转铁蛋白)、血铜蓝蛋白，凝血因子、补体系统、一些激素，促卵泡素(Follicle-stimulating hormone, FSH，前脑下垂体分泌，促进卵子和精子的发育)、RNase、膜结合蛋白(如动物细胞膜的Na+-K+-ATPase)、主要组织相容性抗原(major histocompatibility antigen,细胞表面上介导供体器官与受体器官交叉匹配的标识)。绝大多数糖蛋白的寡糖是糖蛋白的功能中心。有些糖蛋白的糖对于糖蛋白自身成机体起着保护作用或润滑作用，如牛的RNaseB(糖蛋白)对热的抗性大于RNaseA，大量的唾液酸能增强唾液粘蛋白的粘性从而增强唾液的润滑性。南极鱼抗冻蛋白的糖组分能与水形氢键，阻止冰晶的形成从而提高了抗冻性。糖蛋白在细胞间信号传递方面着更为复杂的作用。Hiv的靶细胞结合蛋白GP120是一个糖蛋白，能与人类靶细胞表面的CD4受体结合从而附着在靶细胞表面，如果去掉GP120的糖部分则不能与CD4受体结合从而失去感染能力。细胞表面的糖蛋白形成细胞的糖萼(糖衣)、参与细胞的粘连，这在胚和组织的生长、发育以及分化中起着关键性作用。31

评价糖蛋白是含糖的蛋白质，由寡糖链与肽链中的一定氨基酸残基以糖苷键共价连接而成。其主要生物学功能为细胞或分子的生物识别，如卵子受精时精子需识别卵子细胞膜上相应的糖蛋白。受体蛋白、肿瘤细胞表面抗原等亦均属糖蛋白。 糖蛋白普遍存在于动物、植物及微生物中，种类繁多，功能广泛。可按存在方式分为三类：

1、可溶性糖蛋白，存在于细胞内液、各种体液及腔道腺体分泌的粘液中。血浆蛋白除白蛋白外皆为糖蛋白。可溶性糖蛋白包括酶（如核酸酶类、蛋白酶类、糖苷酶类）、肽类激素（如绒毛膜促性腺激素、促黄体激素、促甲状腺素、促红细胞生成素）、抗体、补体、以及某些生长因子、干扰素、抑素、凝集素及毒素等。

2、膜结合糖蛋白，其肽链由疏水肽段及亲水肽段组成。疏水肽段可为一至数个，并通过疏水相互作用嵌入膜脂双层中。亲水肽段暴露于膜外。糖链连接在亲水肽段并有严格的方向性。在质膜表面糖链一律朝外；在细胞内膜一般朝腔面。膜结合糖蛋白包括酶、受体、凝集素及运载蛋白等。此类糖蛋白常参与细胞识别，并可作为特定细胞或细胞在特定阶段的表面标志或表面抗原。

3、结构糖蛋白，为细胞外基质中的不溶性大分子糖蛋白，如胶原及各种非胶原糖蛋白(纤粘连蛋白、层粘连蛋白等)。它们的功能不仅仅是作为细胞外基质的结构成分起支持、连接及缓冲作用，更重要的是参与细胞的识别、粘着及迁移，并调控细胞的增殖及分化。

寡糖链通常指由2～10个单糖基借糖苷键连成的聚合体。糖蛋白的寡糖链多有分枝。由于单糖的端基碳(异头碳)原子有α、β两种构型，而且单糖分子中存在多个可形成糖苷键的羟基，因此，糖链结构的多样性超过多核苷酸及肽链。在糖链结构中可以贮存足够的识别信息，从而在分子识别及细胞识别中起决定性作用。糖蛋白参与的生理功能包括凝血、免疫、分泌、内吞、物质转运、信息传递、神经传导、生长及分化的调节、细胞迁移、细胞归巢、创伤修复及再生等。糖蛋白的糖链还参与维持其肽链处于有生物活性的天然构象及稳定肽链结构，并赋予整个糖蛋白分子以特定的理化性质（如润滑性、粘弹性、抗热失活、抗蛋白酶水解及抗冻性等）。

糖蛋白与很多疾病如感染、肿瘤、心血管病、肝病、肾病、糖尿病以及某些遗传性疾病等的发生、发展有关。再者，细胞表面的糖蛋白及糖脂可“脱落”到周围环境或进入血循环，它们可以作为异常的标志为临床诊断提供信息；患某些疾病时体液中的糖蛋白亦常有特异性或强或弱的改变,这可有助于诊断或预后的判断。糖蛋白还日益介入治疗。例如，针对特定细胞表面特异性糖结构的抗体可作为导向治疗药物的定向载体。利用糖类（单糖、寡糖或糖肽）抗感染及抗肿瘤转移也已崭露头角。2

本词条内容贡献者为:

江松敏 - 副教授 - 复旦大学