蛋白糖基化改变与类风湿关节炎发病关系研究进展_图文_百度文库
蛋白糖基化改变与类风湿关节炎发病关系研究进展
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蛋白糖基化改变与类风湿关节炎发病关系研究进展
张小锐周文霞张永祥
类风湿关节炎（ｒｈｅｕｍａｔｏｉｄａｒｔｈｒｉｔｉｓ，ＲＡ）是一种以慢性多同时也与免疫球蛋白ＩｇＧ的末端半乳糖残基丢失密切相关。
ＲＡ中蛋白糖基化改变类型
１．１蛋白半乳糖基化改变
正常Ｉ￥分子含有２条位于Ｆｃ段ＣＨ２结构域的Ｎ一糖
的Ｎ糖链末端半乳糖缺失，成为一种自身抗原（ＩｇＧＯ）。早期ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ一
ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，ＬＣ—ＭＣ）联用方法分析ＲＡ患者血清发
１．２蛋白唾液酸化改变
１．２．１纤维连接蛋白（ｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎ，ＦＮ）唾液酸化改变：纤维连白甥，在ＲＡ发病早期、发病期和发病晚期ＦＮ的唾液酸化和ＤＯｈｌ０．３７６０／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－７４８０．２００９．０４．０１５
基金项目：国家自然科学基金（３０６７２６２９，９０７０９０１２）；国家重点
作者单位：ｉ００８５０北京，军事医学科学院毒物药物研究所通信作者：张永祥，Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｘ＠ｎｉｃ．ｂｍｉ．舯．ｃｎ．
糖基化则几乎保持和发病期相同水平。
１．２．２半乳凝素一１（ｇａｌｅｃｔｉｎ一１）唾液酸化改变：免疫平衡紊乱，其中Ｔｈｌ／Ｔｈ２、ＣＤ４ｑ２Ｄ２５＋Ｔ淋巴细胞、Ｔｈｌ７细胞哑群的失
衡．是ＲＡ发生的重要机制之一Ｍ。半乳凝素一１是一种具有
抗炎作用的高度保守的糖蛋白。它具有抗胶原诱导性小鼠关节炎作用，该作用可能与诱导Ｔ细胞凋亡，介导ＣＤ４＇ＥＤ２５＇Ｔ淋巴细胞的免疫抑制作用，以及诱导免疫反应向Ｔｈ２方向偏
移有关ｓｌ。分子水平研究揭示，其抗炎作用与不同的细胞亚群，
如Ｔｈｌ、１ｒｈｌ７和Ｔｈ２。表面糖蛋白的唾液酸化水平有关。该研究发现。Ｔｈ２细胞表面糖蛋白比Ｔｈｌ和Ｔｈｌ７细胞连接有更多的末端ａｒ－６一唾液酸，使得Ｔｈ２能够对抗半乳凝素一１的凋亡诱导作用，而当采用特定酶消耗末端ｄ，一６一唾液酸时半乳凝素一ｌ与Ｔｈ２的结合增多。Ｔｈ２细胞也更易产生凋亡现象Ｊ卿。
１．２．３
ＩｇＧ唾液酸化改变：Ｉ蜘是一种通过其Ｆｃ段与相应的
Ｆｃ、／Ｒ结合而介导抗炎与促炎双重活性的免疫球蛋白。但其内在机制不得而知。新的研究发现，这种作用可能与其Ｆｃ段唾液酸化程度密切相关旧。静脉注射用免疫球蛋白是一种具有抗ＲＡ作用的免疫球蛋白，当采用唾液酸苷酶消耗其唾液酸
残基的静脉注射用免疫球蛋白时。其抗炎活性则显著增强；给予分离获得的静脉注射用免疫球蛋白的Ｆｃ片段时，其抗炎活喹能够十扰免疫球蛋白的唾液酸化。上述研究表明，唾液酸化
１．３蛋白岩藻糖基化改变
ａｌ酸糖蛋白（ａｌｐｈａｌ—ａｃｉｄｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎ，ＡＧＰ）是一种急性期糖蛋白，其寡糖组分占相对分子质量的４５％，是其免疫调
节功能的必要组分。已经阐明，含唾液酸化路易斯寡糖一Ｘ
（ｓｉａ／ｙｌＬｅｗｉｓＸ，ｓＬｅＸ）的聚糖是ＡＧＰ抗自细胞和补体作用的
ＲＡ患者ＡＧＰ岩藻糖基化的增加，一方面与促炎因子肿瘤坏者血清ＡＧＰ岩藻糖对其特异性橙黄网胞盘菌凝集素（Ａ１ｅｕｒｉａ
ｌｅｃｔｉｎ）亲和性明显降低，提示ＡＧＰ岩藻糖基化水平
氨蝶呤（ＭＴＸ）在低剂量时也具有类似作用。除了ｄ。酸糖蛋白关节炎症为主要表现的全身性自身免疫性疾病．发病机制复杂，目前认为主要与人类白细胞抗原ＤＲ４基因（ＨＬＡ—ＤＲ４）
相关遗传因素、瓜氨酸化现象、调节性Ｔ细胞等因素有关【Ｉｌ，新的研究也进一步证实，ＲＡ中除半乳糖残基的改变外，还存在其他蛋白质的多种糖基化改变。说明蛋白糖基化改变在ＲＡ发病中发挥着重要作用。本文就近年来ＲＡ与糖生物学相关进展做一综述，并对ＲＡ发病中蛋白糖基化变化的类型及其意义进行初步阐述。
链。与肽链２９７号位天门冬酰胺（Ａｓｎ新）相连接，结构呈双触角，三、四触角等不同形式，其中以双触角结构多见。ＲＡ患者Ｂ细胞中Ｂｌ，４一半乳糖基转移酶活性降低，导致患者血清ＩｇＧ研究发现，ＲＡ患者伴有半乳糖基双触角Ｎ聚糖水平降低，而Ｎａｋａｇａｗａ等１２１采用液相色谱一质谱（１ｉｑｕｉｄ
残基时，其抗小鼠关节炎作用可明显降低；当采用含高唾液酸
性则可以进一步显著增强。研究也发现。采用外源抗原激活免疫时则可减少ｌｓＧ唾液酸化水平１１１１。另有报道，抗风湿药物氯玎ｍｓ现，除半乳糖基双触角Ｎ聚糖水平降低外，ＲＡ患者同时还伴有三触角低聚糖水平的增加。另一临床研究显示１３１，ＲＡ患者病情越重或病程越长，ＩｇＧ半乳糖基缺失也越明显。而抗风湿药物英夫利昔单抗（ｉｎｆｌｉｘｉｍａｂ）在改善病情的同时，伴有降低ＩｇＣ，Ｏ浓度的作用，柳氮磺吡啶也可通过逆转淋巴细胞半乳糖转移酶活性的减少而影响ｌｇＧ０浓度１４１。接蛋白是一种与ＲＡ早期关节组织结构破坏密切相关的糖蛋岩藻糖基化情况明显不同。在发病早期，患者关节滑液中ＦＮ与相应凝集素的反应性最低，表明其糖基化程度降低，这与发病早期关节组织破坏性进程有关。而发病期ＦＮ相对唾液酸化和岩藻糖基化水平则明显增加。则可能与疾病的修复和适应性改变有关。在发病晚期，唾液酸化水平稍有降低。岩藻
水平增加可能是Ｉ蜘抗炎作用的物质基础。
结构基础。卜岩藻糖是ｓＬｅＸ表型的必需组分，有学者发现，
死因子（ＴＮＦ）刺激岩藻糖基转移酶相关，另一方面ｄ—Ｌ岩藻糖也可以诱导淋巴细胞分泌ＴＮＦ。经过ｉｒｄｌｉｘｉｍａｂ治疗后，患ａｕｒａｎｔｉａ
发生下调，Ｉｆ『ｉ患者症状也会明显改善ｆｌ习。．此外，抗风湿药物甲外，ｌｇＧ重链、触珠蛋白（ｈａｐｔｏｇｌｏｂｉｎ，Ｈｐ）以及纤维连接蛋白这些与ＲＡ相荚的多种蛋白都伴有岩藻糖基的异常变化。
基础研究发展规划（９７３）项目（２００４ＣＢ５１８９０７）
贡献者：shhxiaobiesan
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蛋白质糖基化研究进展
姓名：马春
班级：生命科学与技术基地班
蛋白质糖基化研究进展
（西北大学生命科学学院，陕西 西安，710069）
摘要：糖基化修饰是生命活动中最广泛、最复杂、也是最重要的蛋白质翻译后修饰之一，不仅影响着蛋白质的空间构象、生物活性、运输和定位，而且在分子识别、细胞通信、信号转导等特定生物过程中发挥着至关重要的作用。本文综述了糖基化的分类、在生命体中的作用、糖基化位点分析及糖链分析方法等。
关键词：蛋白质糖基化;分析方法
生命体是一种极其复杂且动态变化的有机系统，不断发生着各种生物化学反应，进行新陈代谢，并协调、控制各部分生物功能的发挥。蛋白质是生命体内各种生化反应的载体和生物功能的执行者，如分子识别、信号转导、免疫应答等。蛋白质功能的正常发挥保证着生命有机系统正确、有序、高效地运转。基因在转录和翻译后产生具有特定序列的氨基酸长链，即蛋白质的前体，再经过共价修饰、折叠、卷曲并形成特定的空间构象后，成为具有正常功能的成熟蛋白质。而共价修饰在这个成熟过程中发挥着重要的调节作用。不仅如此，蛋白质成熟后的许多关键功能，特别是涉及控制、调节等方面的功能，都是通过共价修饰实现的。这些发挥重要功能的共价修饰，就是蛋白质翻译后修饰它们使蛋白质的结构更为合理、功能更为完善、调节更为精细、作用更为专一。翻译后修饰可以发生在蛋白质的任一位点上，并且种类繁多，目前有文献报道的翻译后修饰就多达数百种，常见的有碟酸 化修饰、糖基化修饰、乙h化修饰等。
蛋白质糖基化修饰是最广泛、最复杂、最重要的翻译后修饰之一，据推断有超过的蛋白质都发生了糖基化修饰。这些糖蛋白广泛分布于生命体中，特别是在细胞膜上和体液中含量丰富，大部分膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。糖基化修饰不仅影响蛋白质的空间构象、生物活性、运输和定位，而且在分子识别、细胞通信、信号转导等特定生物过程中发挥着至关重要的作用。
1 糖基化类型
糖蛋白中的糖部分被称为聚糖。 而己糖则是聚糖中最常见的组分。 包括葡萄糖、半乳糖和甘露糖以及他们的一些简单修饰形式，如葡萄糖的α-羟基被酰化氨基取代生成N-乙酰葡糖胺。 根据蛋白质被糖类修饰形式的不同可以把蛋白质糖基化分成以下四类：
1.2 N位糖基化
聚糖与天冬酰胺侧链的酰胺氮连接而修饰蛋白质。 在动物细胞中，与天冬酰胺连接的糖，几乎都是N-乙酰葡糖胺，而且连接方式总是β构型。N 位糖基化根据其末端精细结构的不同又可分为高甘露糖型、复合型和杂合型。 在N位糖基化中Asn-Xaa-Ser ／ Thr（Xaa是除Pro外的任何氨基酸）被认为是N位糖基化的先决条件，不过少数情况下Asn-Xaa-Cys序列也可以糖基化。
1.1 O位糖基化：
聚糖与丝氨酸或苏氨酸残基上的氧连接来修饰蛋白质。此糖基化多发生在临近脯氨酸的丝氨酸或苏氨酸残基上,但并没有发现特异的序列作为糖基化位点.O位多聚糖以逐步加接
单糖的形式形成低聚糖，但也有些只连接一个单糖的。
1.3 C位糖基化
一分子甘露糖基通过C-C键连接到色氨酸吲哚环2号位C上，以此形式修饰蛋白质。 这种糖基化多发生在W-X-X-W W-X-X-C或者W-X-X-F序列的第一个色氨酸残基上。 在生命体中 ，这种糖基化并不多见。
1.4 糖基磷脂酰肌醇 （glycosylphosphophatidylinositol，GPI）锚定连接
糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphophatidyl i-nositol，GPI）锚定连接是指包含糖核心在内的GPI锚通过与蛋白C端部位结合把蛋白连接到细胞膜上。 不同GPI锚结构中的多糖成分是不同的。 GPI锚的一般结构主要是由乙醇胺，糖核心和肌醇连接而成，肌醇最终通过磷酸基团与细胞膜中的磷脂结构相连，乙醇胺则与蛋白质的羧基端相连。生物体中，许多蛋白质存在此类糖基化，包括一些水解酶、黏附蛋白、免疫蛋白、补体调节蛋白等。
当一个糖蛋白拥有多个糖基化位点或拥有多种结构的糖链时，会形成微观不均一性。微观不均一性影响着糖蛋白的结构与功能，对糖蛋白生物功能的控制与调节有着重要意义。此外，一个糖蛋白可能同时存在不同的糖基化修饰类型，例如许多糖蛋白都同时具有N-糖链和O-糖链，使糖蛋白能够发挥多种生物功能。
糖链是由一系列糖基转移酶催化合成的，每一种糖基转移酶都具有严格的底物和糖苷键专一性。N-糖基化合成起始于内质网，在核糖体进行mRNA翻译的同时，形成于内质网中的寡聚甘露糖链由糖基转移酶转移到肽链的特征序列上。之后经过一系列有序的加工和修饰，寡聚甘露糖链中的大部分甘露糖被切除，并由多种糖基转移酶依次加上不同类型的单糖分子，生成结构多样的N-糖链，最终在高尔基体中形成成熟的N-糖蛋白。O-糖基化合成则在高尔基体中进行，通常首先将一个乙酰半乳糖胺连接到肽链的Ser/Thr残基上，然后糖基转移酶依次将不同类型的单糖连接上去形成O-糖链。如同蛋白质的氨基酸序列由基因组编码决定，糖链的序列与结构是由一系列糖基转移酶决定的；但又不同于氨基酸序列，糖链合成没有固定的模板，与哪种糖基转移酶结合反应取决于蛋白结构及细胞微环境，属于非模板合成，因此糖链的结构及其所含信息比氨基酸序列更为丰富和复杂。
2 糖基化在生命体中的作用
蛋白糖基化是蛋白质翻译后修饰中最重要的修饰之一， 在生命体中起着非常重要的作用。在生物体中50%以上的蛋白质存在糖基化现象， 包括染色质蛋白、核孔蛋白、RNA 聚合酶 II、转录因子、蛋白翻译调控因子等等，涉及到细胞免疫、蛋白翻译调控、蛋白降解等许多生物过程。
2.1 参与免疫分子的成熟包装
未组装主要组织相容性复合体I类分子需要通过与天冬酰胺残基相连的糖链的帮助与内质网分子伴侣钙联素相互作用，然后此糖链与Clx分离,并与另一分子伴侣钙网素 相结合。 这两种分子伴侣或其中一种捕获二巯基氧化酶ERp57,使MHC I重链链内二硫键的形成。 同时MHC-I 的轻链β2M与重链相连接。而轻链β2M又与包括TAP运载体和跨膜糖蛋白tapasin在内的复合体相连。 外来的蛋白被细胞的蛋白酶体摄取并酶解成肽段， 然后被TAP结合并转运到内质网，使其与MHC I相连。结果导致MHC-I轻链与TAP，tapasin复合体解离。最终形成了成熟的MHC-I多肽复合体。
2.2 信号传导途径调控
II型糖尿病中 ，研究人员认为高血糖引起了异常的O-Glc NAc修饰， 导致一些信号事件被缓冲，使胰岛素受体底物下降，最终胰岛素不能很好的利用大量的葡萄糖。 蛋白O-GlcNAc修饰的水平对氨基己糖的生物合成途径非常敏感，可以把O-Glc NAc当作是能量（葡萄糖）可用性的感受器。 在这个模型中，O-GlcNAc修饰的状态和水平很大程度上依赖
与UDP-GlcNAc的可用性， 而且能表现出反映细胞营养状态的调节点。 如果O-GlcNAc修饰全面上升或下降，那这将对细胞对外界刺激的反应能力产生非常大的影响。 因此，O-GlcNAc修饰能被看成是细胞内的一种信号，它能很大程度上决定细胞如何去削减外界对自身的刺激。
2.3 参与细胞壁的合成
研究人员把构巢曲霉的编码甘露糖基转移酶的基因阻断了，结果导致甘露糖基转移酶的活性只有原来的6%，使一些蛋白无法糖基化，细胞发生异常现象，细胞壁无法正常形成。
2.4 蛋白降解调控
许多关键蛋白都受合成速率和降解速率控制。 而拥有PEST序列或者富含P、E、S、T残基的肽很容易被磷酸化或其他机制降解，而研究表明被O-Glc NAc糖基化的蛋白序列富含P、E、S、T残基而未被降解，这可能是因为蛋白的糖基化阻碍了其磷酸化，使蛋白不那么容易被降解。
2.5 参与蛋白质的翻译调控
真核起始因子eIF-2参与了蛋白质合成起始，但是它的磷酸化能抑制蛋白合成。Gupta 的实验室鉴定了一个能保 护eIF-2不受磷酸化的67k Da的eIF-2关联蛋白p67，他们后来发现这个p67蛋白有参与调控eIF-2活性的O-GlcNAc糖基化。把p67蛋白与一种凝集素WGA共培养后，发现抑制了p67蛋白保护eIF-2的能力，从而导致其磷酸化，抑制蛋白其始合成。
2.6 糖基化与疾病
一些疾病也被发现与糖基化异常有关。如第一个被鉴定为糖基化异常引起的疾病I-细胞病就是因为N-糖链不能进一步进行甘露糖-6-磷酸修饰而导致蛋白分解代谢失常所引发的一类贮积病 。在囊性纤维病中，也被证实存在异常糖基化：岩藻糖增多而唾液酸下降。 这也成了该病的一种标志。正因为某些疾病中存在着异常的糖基化现象，一些针对糖基化的抑制剂也已开始运用于到疾病的治疗试验中。 如α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡玻糖，米格列醇等被用于糖尿病治疗临床试验。N-丁基脱氧野尻霉素和6-0-丁基脱氧野尻霉素也都已被运用于治疗艾滋病的临床试验中。
3蛋白质糖基化分析方法
3.1 分离富集亲和技术
3.1.1 凝集素亲和技术
此法主要根据凝集素能特异性识别并结合一个或几个特异糖基这一性质，对糖蛋白进行的分离纯化。基本过程是先是让样品经过首次凝集素亲和层析，然后进行酶解，再把样品进行第二次凝集素亲和层析，最后再利用 HPLC 分离，进入质谱进行测序等。常用的凝集素主要有伴刀豆凝集素 A、麦芽凝集素、菜豆凝集素等。Kaji等曾利用伴刀豆凝集素亲合富集线虫中的糖蛋白，鉴定出了 N糖蛋白并确定了相当数量的糖基化位点。
3.1.2 肼化学富集法
肼化学富集法用酰肼试剂修饰经氧化处理的糖是一种传统的糖化学研究方法。一般要经过，氧化、连接、蛋白酶解、同位素标记、释放及分析等步骤。处理后的样品用毛细管液相色谱 - ES-I- MASS 或毛细管液相色谱 - MADLI- TOF- MASS 对糖肽进行分析和数据库检索。此法的显著优势在于可以一次收集不同类别的糖类。
3.1.3 亲水色谱法
亲水色谱是一种采用极性固定相和非极性流动相的色谱技术。目前已有报道将此法与凝集素亲合技术结合利用凝胶电泳进行糖肽的分离富集，这种方法利用了糖链的加入使糖肽的亲水性增强的原理进行的。
3.1.4 β- 消除米氏加成反应基因工程的bug，求解释。_生物吧_百度贴吧
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基因工程的bug，求解释。收藏
某一天，一同学问我大肠杆菌为什么可以造出糖蛋白，它应该没有加糖基的能力啊。当时我是说以胰岛素为例，它是比较简单的，所以才造的出来，其它的我也不明白。后来，我有想到这个问题，然后就想能被造出来是有条件的，所以就有蛋白质组学。所以我的问题是：糖蛋白到底能不能在原核生物中被制造？
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有基因就行呗
有基因合成能造那东西的蛋白质，然后就好了嘛…
糖蛋白？楼主什么学历？这应该是高中生物里出现的基因工程，环状DNA的植入，对于原核细胞，肯定存在蛋白质原料的，至于能不能合成，那核糖体又不是摆设
话说总有不详的预感，什么是蛋白质组学？
打字太慢了，
原核生物能进行一些简单的糖基化
你可以用酵母菌啊。。
回复一下，大肠杆菌从高中教科书上理解即为不存在糖基系统，即不能生产糖蛋白，其教科书上的产物干扰素是不存在糖基的，尽管人体合成的干扰素是糖蛋白，如果脱离教科书从最近的生物技术的发展来看，一种乱七八糟名字的细胞存在一种基因表达出来可以大概的起到合成糖基的作用，但这段基因任处于研究阶段，故大肠杆菌不能合成糖蛋白
600873梅花生物股市风险那么大,不知走势怎么买?3秒钟预测后期走势,判断是买还是卖
完全可以再转进去一套酶来糖基化…
简要介绍一下动物细胞的ER和高尔基体对肽链进行糖基化修饰。 糖蛋白的种类很多，真核细胞中超过半数的分泌蛋白和膜蛋白都不会被糖基化修饰，许多蛋白质的多肽链中多个不同位置都会受到修饰。糖基化修饰过程十分复杂，简单拿动物细胞蛋白质N-连接的糖基化修饰为例。N-连接糖基化发生在天冬酰胺（N)残基上。在N-连接糖基化的过程中，一个预先形成的中间物作为一个单位被添加到ER腔中的底物上。这个中间物的合成是在膜的胞质侧小叶上开始，两个GlcNAc和五个甘露糖残基被添加到一个较小的膜磷脂，即磷脂多萜纯的头部基团上。这一前体随后由一个尚未确定的翻转酶转移到膜的腔面小叶上,在这里又有4个甘露糖残基添加上去,结果形成3个甘露糖分枝"最后,在这3个分枝的其中一个的末端添加3个葡萄糖残基,形成了糖基化作用提供糖基的分子 "分枝的糖类结构从磷脂多菇醇上转移到底物上 ,由多亚基复合物寡糖基转移酶催化 " 两种OST亚基,ER核糖体结合糖蛋白I和Ⅱ,横跨ER膜并可能与停泊在E R上的核糖体相互作用,将O S T复合物置于通道附近 "当天( 门 )冬酞胺残基后面的氨基酸为脯氨酸之外的任何氨基酸,并且后面是丝氨酸或苏氨酸时,OST就修饰该天( 门 )冬 酸胺残基。( 如下楼所示 )
新添加上的糖基团在E R和高尔基体中会继续进行有序的转化, 包括移除某些糖残基和 添加另外一些糖残基, 最终导致“未成熟”的高甘露寡糖链具有复杂的高度唾液酸化的结构。 (如下楼所示 )
再插几句，1.真核细胞除了上述蛋白质的N 一 连接糖基化外,还有对丝氨酸等氨基酸 的O 一连接糖基化等类型 ; 2.在特定条件下, 有些特殊蛋白质的糖基化程度可能会产生 变化 ;3.真核身物中蛋白质的糖基化主要发生在E R和高尔基体中 , 但细胞质基质在蛋 白质的修饰如糖基化修饰等方面也起作用, 如在哺乳动物细胞质基质中发现把N一乙酞葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的糖基化修饰。
关于原核细胞中的蛋白质是否存在糖基化修饰，原核生物的细胞内虽然没有E R和高尔基等复杂的细胞器,但并不意味着它们一定不能合成糖蛋白 " 许多原核生物能分泌多糖 一蛋 白质复合体到细胞外 " 就原核细胞而言, 多糖共价结合到细胞外部 , 被称为荚膜 ; 细胞 释放的松散的多糖被称为“黏液层”或“胞外多糖” 在不同的原核细胞中, 荚膜的成分是不同的,但一般普遍含有多糖，蛋白聚糖和糖蛋白。2 0世纪7 0年代末 , 美国学者CarlWoese等人提出了著名的三域学说，原核中的细菌域，古菌域以及真核生物域。在有些细菌和古菌细胞外表面结合 一 层蛋白质性质的结 构 , 称为表面层 ( S 层 ) , S 层来自一个单 一蛋白质或糖蛋白。特别是在古菌和革兰氏阳性细菌中 , 一些蛋白质被糖基化 , 有时在多 个位点 , 链的长度由20个一50个相似的重复的一系列糖亚单位组成。
原核生物的细胞内虽然没有ER , 但其细胞膜可代行某些类似的职能 ;革兰氏阴性细菌 的周质空间从氧化环境和蛋白质折叠的角度看 , 类似于真核细胞的内质网。喵~~~
综上, 真核细胞的蛋白质糖基化主要发生在ER和高尔基体中,但细胞质基质及原核细胞的周质空间也能对蛋白质糖基化修饰起作用 ;目前利用转基因大肠杆菌合成的蛋白质多未经糖基化修饰。百科中发现了一种空肠弯曲菌含有与高等生物类似的糖基化结构,并发现P g l基因簇,这个基因编码的蛋白具糖基转移酶的功能。科学家试图用基因工程将这套基因转入大肠杆菌,让转基因大肠杆菌也能够产生相应的糖蛋白。
纳尼，有这么复杂么..不是只有胰岛素原，不能造胰岛素么?
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角膜胶原蛋白研究进展
□ 邓吕红 李伟力
摘 要:角膜的透明性对角膜而言很重要，一旦受到破坏，必将影响物体在视网膜上成像的清晰度，而角膜的透明性主要取决于基质层中胶原纤维的有序排列。本文简要概括了角膜胶原的分子结构、分布、生理生化和病理改变等方面的研究。
作者单位：（421001）中国湖南省衡阳市，南华大学第二附属医院眼科【摘要】&
角膜的透明性对角膜而言很重要，一旦受到破坏，必将影响物体在视网膜上成像的清晰度，而角膜的透明性主要取决于基质层中胶原纤维的有序排列。本文简要概括了角膜胶原的分子结构、分布、生理生化和病理改变等方面的研究。
【关键词】& 角膜；胶原；分子结构；生物合成
research advances of cornea collagen protein
l&hong deng, weili li
department of ophthalmology, the second affiliated hospital of nanhua university, hengyang 421001, hunan province, china
correspondence to: l&hong deng. department of ophthalmology, the second affiliated hospital of nanhua university, hengyang 421001, hunssan province, china.
abstract transparency is important to cornea. once transparency is destructed, retinal image quality would be affected. the transparency of cornea is mainly decided by the orderly arrangement of the collagen fibers in corneal stroma layer. we reviewed the molecular constitution, distribution, physiological functions, biochemistry and pathology of corneal collagen.
keywords: mo biosynthesis
&&& 角膜是位于眼球前壁的一层透明膜，约占纤维膜的前1/6，具有透明、内无血管和感觉神经丰富的特点，其前凸、表面光滑、质地坚韧并有弹性。角膜的透明性对角膜而言很重要，一旦受到破坏，必将影响物体在视网膜上成像的清晰度。而角膜的透明性主要取决于基质层中胶原纤维及其多糖共轭物的有序排列[1]，角膜透明性的维持依赖于有规律的细胞外基质转换。胶原纤维是角膜基质中最丰富的结构大分子，占角膜干重的71%[2]。纤维蛋白与基质中特异性糖蛋白相互作用产生正常透明的基质，合成胶原纤维类型的改变及翻译后水平的差错均可导致角膜疾患。本文简要概括了角膜胶原的分子结构、分布、生理生化和病理改变等方面的研究。
1角膜的组织结构
&&& 在组织学上角膜由外向内分为五层：上皮细胞层、前弹力层（又称bowman膜）、基质层、后弹力层（又称descemet膜）、内皮细胞层。上皮细胞层厚约50&m，占整个角膜厚度的10%，由5～6层细胞所组成，角膜周边部上皮增厚，细胞增加到8～10层。上皮基底膜主要分布型胶原。前弹力层位于上皮基底膜后面，厚约8～14&m。用光镜观察是一层相当均匀的非细胞层，但通过电镜观察，该层是类似基质的特殊层，并非真正的膜，而是表层基质的致密层，主要分布i型胶原纤维，不能与基质层分离。该层不能再生，损坏后会成为不透明的疤痕组织，该层上有小孔，角膜神经由此到达上皮。基质层主要由i型、型胶原纤维构成，厚约500&m，占整个角膜厚度的90％，基质层共包含200～250个板层，板层相互重叠在一起。板层与角膜表面平行，板层与板层之间也平行，保证了角膜的透明性。后弹力层是角膜内皮细胞的基底膜，主要分布型胶原，很容易与相邻的基质层及内皮细胞分离，后弹力层坚固，对化学物质和病理损害的抵抗力强。内皮细胞为一单层细胞，约由50万个六边形细胞所组成。
2角膜胶原分子结构、分布和功能
胶原的单体是原胶原。每个原胶原分子由三条&肽链组成，&肽链自身为&螺旋结构，三条&肽链则以平行、右手螺旋形式缠绕成&草绳状&三股螺旋结构，电镜下测得直径为15a，长约280a，呈棒状结构，分子量近300000。各种胶原分子是由三条同样或异型复合体&链组成，且每种胶原的三股螺旋分子重量有很大不同[34]，但其基本结构是重复三组甘氨酸xy（x代表脯氨酸，y代表羟脯氨酸或羟赖氨酸），因此甘氨酸占胶原分子的1/3，它的固定位置限制了三股螺旋结构。丙氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸各占氨基酸总量的10%，天冬氨酸和谷氨酸共占10%，精氨酸和丝氨酸约各占5%，其余20%包括少量的羟赖氨酸、无色氨酸和半胱氨酸。
胶原一般为白色、透明、无分支的原纤维，具有四级结构。胶原分子的&链上特定的氨基酸顺序构成其一级结构；其二级结构指的是&链上因为出现了甘脯y三肽而形成胶原特有的、紧密的左手螺旋；而由于甘氨酸在三肽周期中的存在，使得三条左手螺旋链互相弯绕形成一股紧密的右手复合螺旋，这是胶原的三级结构；四级结构一般指原胶原分子按&四分之一错列&方式超分子聚集形成很稳定的韧性很强的原纤维。不同类型胶原的主要区别在于分子中非螺旋部位的范围和分布，同时它也决定整体蛋白的易变性和生物物理特性。
2.1 i型胶原&
i型胶原属于间质胶原，蛋白分子量约285kda，宽14a，长约3000a。其三股螺旋由二条&1（i）链及一条&2（i）链构成，每条&链约含1050个氨基酸残基，长约300nm，相对分子质量约为100000左右。&1（i）和&2（i）肽链的主体部分由338个重复的glyxy序列构成。在&l(i)链的两端分别有一个短的序列，其排列顺序不规则，与主体部分不同。n端有16个，c端有25个。每条&链均为左手螺旋，螺距为187nm，每转一圈有313个。三条肽链又相互缠绕形成一个长螺旋，为右手螺旋，螺距为916nm，每圈有36个，形成了蛋白分子特有的三螺旋杆状结构[5]。各学者[68]研究发现i型胶原在人角膜中主要分布于基质中，其次分布在上皮层和内皮层，i型胶原占胶原总量的64％，起支架作用，它是保持机械张力的重要因素之一，i型胶原的减少将会导致角膜的稳定性降低。
2.2 ii型胶原&
ii型胶原的三股螺旋由三条&1（ii）链构成，每条&1链的分子量为100kda[9]。ii型胶原主要存在于角膜基质层，其次分布在前弹力层。ii型胶原的减少和增多，可干扰调节结缔组织中胶原束的组成。
2.3 iii型胶原&
型胶原的三股螺旋由三条&1（）链构成，肽键内有二硫键，是一种二硫键结合的分子，变性时仍以三聚体的形式存在。型胶原在人角膜基质中只占有很小一部分，平滑肌、成纤维细胞可以合成型胶原[10]。各学者对于人角膜中型胶原蛋白的含量报道结果不一[1113]，有的认为型胶原在人角膜中含量较低，主要分布在角膜基质层，其次分布在上皮层和内皮层，但也有报道在人角膜中不含型胶原，这些检测结果的不同可能与抗原的暴露和检测方法有关。也有人证明，型胶原只出现在婴儿角膜中[1416]。型胶原的减少和增多，可干扰调节结缔组织中胶原束的组成。
2.4 iv型胶原&
iv型胶原是由3条不同的&（iv）链组成的异质三聚体，在正常情况下主要存在于基膜，由上皮来源的细胞合成表达，也可由某些间质细胞合成，构成基膜的网状支架，调节着细胞的分化和增殖，而细胞周围型胶原的出现，是细胞保持其形态学稳定性的特征[16]。角膜组织中型胶原主要分布在前弹力层及后弹力层[17]。
2.5 v型胶原
v型胶原是由3条相同的的或不同的&（v）链组成的三聚体，其中富含半胱氨酸、3羟脯氨酸和糖化的赖氨酸。分子中3条链相互缠绕，构成彼此有别的3个区域三螺旋区。v型胶原由角膜的成纤维细胞合成，它存在于i型胶原组成的纤维中，为i型胶原纤维形成支架，i、v型胶原相互作用调节小纤维直径的大小，对角膜的透明性起重要作用[18]。角膜组织中v型胶原主要分布在上皮层、前弹力层，是纹状纤维的组成成分，在基膜和基质之间起着&桥梁&的作用。i，v型胶原相互结合组成了一个异型的纤维帽覆盖v型胶原的螺旋状抗原表位，这个表位可以抑制v型胶原的特异性单克隆抗体结合，异型纤维与v型胶原的相互作用提示它可能对于调节纤维的同一性起作用[19]。
2.6 vi型胶原&
vi型胶原是一种异三聚体[&1（vi），&2（vi），&3（vi）]，多肽分子量分别为150，140和300kda。型胶原的微丝长100nm，呈周期性的串珠状。每条多肽链包括3个不同区域，球蛋白在氨基和羧基末端有一短的三联体螺圈分离，哑铃状单体通过侧面连接形成四分体，型胶原的超微结构显示四分体尾尾连接形成串珠样丝状结构[20]。vi型胶原在角膜中含量丰富，分布在前弹力层、后弹力层和基质层，主要在基质层中表达，是纤维间基质的构成成分,并是胶原连接组织的主要成分，与角膜基质及细胞外基质蛋白均可发生作用[21]，与细胞间质间黏附有关，并且与细胞外基质成分相互作用，包括胶原、透明质酸及蛋白多糖。作为一种结构蛋白，vi型胶原对于组织内部固定基底层间接触有重要作用并可限制胶原原纤维向侧方移位[22]。vi型胶原对于建立和维持合适的胶原原纤维间隙很重要，从而维持角膜透明。
2.7其它类型胶原&
viii型胶原被认为是细胞间的和细胞基质间的一种跨膜蛋白，它存在于正常角膜、圆锥角膜与疤痕角膜中。在正常人类角膜中，通过免疫定位的方法检测出viii型胶原主要分布在角膜上皮层中，其次分布于角膜基质层中。然而在圆锥角膜，在前弹力层破裂的区域，上皮层中的viii型胶原减少，基质层中的viii型胶原呈现强免疫荧光表达。在瘢痕角膜中，疤痕区域的基质层中的viii型胶原免疫荧光表达明显增强，而疤痕周围区域的荧光表达则有所减弱。
xii型胶原作用是参与间质的构建以及维持纤维组织[23,24]，是一种纤维协助胶原。原位杂交的上皮方法显示细胞和内皮细胞都可以合成xii型胶原，在体外培养的细胞说明除上皮细胞外，间质成纤维细胞也有合成xii型胶原的能力，免疫荧光分析xii型胶原在前弹力层中具有热稳定性[25]。
另外，xiii型胶原主要限制于正常角膜的基底细胞中，它的作用可能是将角膜上皮细胞相互粘合在一起及将它们与基底膜结合，同时，在角膜疤痕中的高表达表明它参与了角膜损伤的愈合过程[26,27]。
3胶原的生物合成
&&& 不同胶原蛋白的基因类型及定位不同，在人类六条不同染色体上至少有26个定位基因指导合成不同类型胶原。i型胶原的&1（i）链由位于17q21.3q22的col1a1基因编码，而&2（i）链由位于7q21.3q22的col1a2基因编码。每条链的三螺旋结构域由42个外显子编码，由甘氨酸密码子起始，在进化过程中高度保守。col1a2基因第2内含子有可变启动子，而胶原编码序列外有一段短的开放阅读框架。因而通过不同启动子启动转录，col1a2基因能编码不同的多肽[28]（图1）。
前胶原（procollagen）是原胶原的前体和分泌形式。细胞合成的前胶原除三股螺旋结构外在n末端及c末端分别存在球形结构域。前胶原由3条前&链构成，每条前&链分别在两端存在n端前肽及c端前肽。前肽区没有glyxy序列，却含有较多酸性氨基酸及芳香族氨基酸，并含有半胱氨酸，故可形成链内或链间二硫交联键。3条前&链的前肽共同构成前胶原分子的3股螺旋结构两端的球形结构域。
经转录、翻译、翻译后修饰等复杂过程，机体合成了不同的胶原蛋白，其合成的共同特点：（1）首先在细胞内合成较大的前体分子&原胶原。原胶原合成步骤包括：切除信号肽，在羟化酶作用下，脯氨酸和赖氨酸羟化，脯氨酸残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰4羟化酶及脯氨酰3羟化酶的催化下进行的，这些酶的羟化过程中需要二价铁、维生素c、氧分子和&酮戊二酸作为辅因子。羟化程度还依靠非螺旋肽数量而定。随着赖氨酰残基羟化，糖的残基加在羟化赖氨酰上。这种糖基化过程由两种特定的葡萄糖基和半乳糖基转移酶催化[29]。三种初生链聚集成三股螺旋结构，其作用是使蛋白的结构稳定。胶原螺旋的稳定性是由赖氨酰残基适当羟化，通过链间氢键结合决定的。妨碍这一过程的任何条件都能改变胶原分子的热稳定性，减低其变性温度及增加蛋白水解。在这些结构域引导下，原胶原羧基端由二硫键相连，形成三螺旋结构核心，三螺旋构象以拉链样方式延伸至链的氨基端，成为右手超螺旋。（2）原胶原合成后，以可溶性方式分泌至胞外，在n蛋白酶及c蛋白酶作用下，切除氨基端及羧基端成为胶原分子，再进一步组装成不溶性胶原纤维。（3）最后赖氨酸及羟赖氨酸残基转化为醛化衍生物，形成交联物，保证胶原纤维有序排列及结构完整[30]。
4角膜病理状态下胶原的改变
&&& maurice[31]提出的格子理论阐明角膜的透明性问题，他认为基质中胶原直径相等，且排列成格子状，同时纤维与纤维间隔距离小于一个波长。这种纤维格子网对所有散射光线起栅栏作用，产生破坏性干扰，使其相互抵消，而对那些与投射光相同方向的光线则不进行干扰，反而互相加强，使组织显得透明。胶原纤维是角膜基质中最丰富的结构大分子，纤维蛋白与基质特异性糖蛋白相互作用产生正常透明的基质。合成胶原纤维类型的改变以及翻译后水平的差错均可导致角膜疾患。
4.1圆锥角膜与胶原的改变&
圆锥角膜是一种慢性、进展性、非炎症性病变，好发于青年人，常为双侧性，女性多见。尽管有许多学者提出关于圆锥角膜病因学的假说，该病的发病机理一直未阐明，它与胶原的异常有着密切的关系。不同结构特点的胶原分布在角膜各层，行使着不同的功能，正常角膜基质的胶原成分也存在于圆锥角膜的正常部位。圆锥角膜的主要病理改变为角膜基质变薄、角膜前凸，这可能与胶原数量减少、胶原纤维的结构变化造成的异常分布排列有关。胶原量的减少或异常排列导致角膜的机械抵抗力降低，因而角膜前凸变薄。角膜基质的稳定性可能部分取决于不同类型胶原纤维表达的比例。
&&& 胶原i型对于建立和维持角膜支架有重要作用，i型胶原的减少会导致角膜的稳定性降低。有学者检测到在圆锥角膜的基质瘢痕区可见ii，型胶原纤维呈斑块状不规则形的强阳性表达，分析ii，型胶原在瘢痕区的增多可能与它增加调节结缔组织中胶原束的组成作用有关[7,11]。对角膜的透明起重要作用的vi型胶原对于建立和维持合适的胶原原纤维间隙有重要作用，vi型胶原的减少会导致纤维间隙的稳定性降低。不同类型胶原纤维在组织中的特异分布及不同胶原类型的比例可能影响胶原纤维的聚集，这些主要胶原成分的改变可能会使角膜基质变的不稳定。
4.2 准分子屈光术后角膜与胶原的改变&
早在1991年lohmann等[32]就观察到，prk术后切削区上皮过度增生，基质细胞活化增殖，产生i型、iii型、iv型等新的胶原和空泡，纤维连结蛋白、黏蛋白等细胞外基质沉积。超微结构显示，基底细胞内有空泡形成，基膜不完整，可见半桥粒、锚状细丝及锚状斑。基质细胞内粗面内质网丰富，表明有活跃的合成功能。fitzsimmons等[33]还发现prk术后角膜基质中透明质酸含量平均增加了28倍，改变了水分平衡，影响了角膜的厚度、曲率及折光力，而且透明质酸的存在为细胞分裂提供一个有利环境，构成成纤维细胞的支架，促进胶原纤维的合成和增生。新生角膜上皮及基质细胞增多，角膜上皮的基底膜不完整，基质细胞内空泡形成，胶原粗大且排列紊乱，细胞外基质异常沉积，形成haze。
有研究发现位于瞳孔中央的角膜比在外周的角膜表现得更加紧密，角膜瞳孔区的胶原间的平均空间间隙要比瞳孔以外的胶原间的平均空间间隙要小5%～7%。各轴位密集排列的纤维决定了角膜的透明性和屈光力。生物动力学的观点，在角膜瞳孔区的高密度排列，增强了在此区的胶原纤维强度，这对维持这一组织厚度低的角膜的强度和曲率是必需的。这些结果可能对于正在发展的角膜屈光手术模式有重要的提示作用[34]。
&&& 随着对角膜胶原研究的深入，科学家们已经对角膜胶原的分子结构有了清晰的认识，但是对于它们的功能以及相互的作用的研究尚不甚透彻。由于角膜的透明性很大程度上取决于角膜胶原纤维的有序排列和功能的正常，相信随着科学家们对角膜胶原纤维的生物合成、功能以及基因转录调控研究的深入，将为临床角膜病的诊治及角膜手术后的恢复治疗带来一片新的天地。
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