糖蛋白

糖蛋白（glycoprotein）是分支的寡糖鏈與多肽鏈共價相連所構成的複合糖，主鏈較短，在大多數情況下，糖的含量小於蛋白質。在糖蛋白中，糖的組成常比較複雜，有甘露糖、半乳糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺、唾液酸等。 ^[1] 

寡糖和蛋白質有兩種結合方式：（1）糖的半縮醛羥基和含羥基的氨基酸（絲氨酸、蘇氨酸、羥基賴氨酸等）以O-糖苷鍵結合；（2）糖的半縮醛羥基和天冬酰胺的酰胺基以N-糖苷鍵結合。在自然界中的分佈十分廣泛。已研究過的六七十種血漿蛋白質中，絕大多數是糖蛋白。有些酶和激素是糖蛋白。糖蛋白也是細胞質膜、細胞間質、血漿粘液等的重要組分。從植物中分離的糖蛋白日益增多，特別是凝集素。現在已從脊椎動物和無脊椎動物，甚至許多微生物中分離出多種凝集素，它們的絕大部分都屬於糖蛋白。糖蛋白具有種屬專一性，一種蛋白質在某種動物中是以糖蛋白形式存在，在另一種動物中則不同。即使同是糖蛋白，它們的糖組分含量也可能不同，如牛、綿羊和豬的胰核糖核酸酶都是糖蛋白，但糖的含量卻分別為9.4%，9.8%和38%；大鼠的此種酶卻不含糖。同時，糖蛋白還是一種結合蛋白質，糖蛋白是由短的寡糖鏈與蛋白質共價相連構成的分子，其總體性質更接近蛋白質。糖與蛋白質之間以蛋白質為主，其一定部位上以共價鍵與若干短的寡糖鏈相連，這些寡糖鏈常常是具分支的雜糖鏈，不呈現重複的雙糖系列，一般由2-10個單體（少於15）=組成，未端成員常常是唾液酸或L-巖藻糖。通常每個分子的含糖量較少（約4%）。一些糖蛋白只含一個或幾個糖基，另一些含有多個線性或分支的寡糖側鏈。糖蛋白通常或分泌到體液中或是膜蛋白，後者定位於細胞外，並有相應功能。糖蛋白包括酶、激素、載體、凝集素、抗體等。組成　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-巖藻糖（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-乙酰神經氨酸（NeuNAc） 即唾液酸（Sia）。

糖基團可以幫助蛋白質摺疊，改善蛋白質的穩定性並參與細胞信號傳導。

糖蛋白的糖肽連接鍵，簡稱糖肽鍵。糖肽鏈的類型可以概況為：

① N-糖苷鍵型：寡糖鏈（GlcNAC的β-羥基）與Asn的酰胺基、N-未端的a-氨基、Lys或Arg的W-氨基相連。

② O-糖苷鍵型：寡糖鏈（GalNAC的α-羥基）與Ser、Thr和羥基賴氨酸、羥脯氨酸的羥基相連。

③ S-糖苷鍵型：以半胱氨酸為連接點的糖肽鍵。

④ 酯糖苷鍵型：以天冬氨酸、穀氨酸的遊離羧基為連接點。

糖蛋白中的糖鏈變化較大，含有豐富的結構信息。寡糖鏈往往是受體、酶類的識別位點。

1、 N-糖苷鍵型（N-連接）N-糖苷鍵型主要有三類寡糖鏈：

① 高甘露糖型，由GlcNAc和甘露糖組成；

② 複合型：除了GlcNAc和甘露糖外、還有果糖、半乳糖、唾液酸；

③ 雜合型，包含①和②的特徵。五糖核心

2、 O-糖苷鍵型（O-連接）

沒有五糖核心。如：人血纖維蛋白溶酶原；人免疫球蛋白IgA:

N-糖肽鍵，如β- GlcNAc-Asn和O-糖肽鏈，如α-GalNAc-Thr/Ser，β-Gal-Hyl，β-L-Araf-Hyp，N-連接的寡糖鏈（N-糖鏈）都含有一個共同的結構花式稱核心五糖或三甘露糖基核心，N-糖鏈可分為複雜型、高甘露糖型和雜合型三類，它們的區別主要在外周鏈。

O-糖鏈的結構比N-糖鏈簡單，但連接形式比N-糖鏈的多。 ^[2] 

糖蛋白寡糖鏈末端的唾液酸殘基，決定着某種蛋白質是否在血流中存在或被肝臟除去的信息。

A.脊椎動物血液中的銅藍蛋白。肝細胞能降解丟失了唾液酸的銅藍蛋白，唾液酸的消除可能是體內“老”蛋白的標記方式之一。

B.紅細胞。新生的紅細胞膜上唾液酸的含量遠高於成熟的紅細胞膜。用唾液酸酶處理新生的紅細胞，回注機體，幾小時後全部消失。而未用酶處理的紅細胞，回注幾天以後，仍能在體內正常存活。

淋巴細胞正常情況應歸巢到脾臟，而切去唾液酸後，結果竟然歸巢到了肝臟。在原核中表達的真核基因，無法糖基化。糖蛋白可以是胞溶性的，也可以是膜結合型的，可以存在於細胞內在也可存在於細胞間質中。糖蛋白在動植物中較為典型，脊柱動物中糖蛋白尤為豐富，如金屬轉運蛋白（轉鐵蛋白）、血銅藍蛋白，凝血因子、補體系統、一些激素，促卵泡素（Follicle-stimulating hormone, FSH，前腦下垂體分泌，促進卵子和精子的發育）、RNase、膜結合蛋白（如動物細胞膜的Na⁺-K⁺-ATPase）、主要組織相容性抗原（major histocompatibility antigen，細胞表面上介導供體器官與受體器官交叉匹配的標識）。絕大多數糖蛋白的寡糖是糖蛋白的功能中心。有些糖蛋白的糖對於糖蛋白自身成機體起着保護作用或潤滑作用，如牛的RNaseB（糖蛋白）對熱的抗性大於RNaseA，大量的唾液酸能增強唾液粘蛋白的粘性從而增強唾液的潤滑性。南極魚抗凍蛋白的糖組分能與水形氫鍵，阻止冰晶的形成從而提高了抗凍性。糖蛋白在細胞間信號傳遞方面着更為複雜的作用。Hiv的靶細胞結合蛋白GP120是一個糖蛋白，能與人類靶細胞表面的CD4受體結合從而附着在靶細胞表面，如果去掉GP120的糖部分則不能與CD4受體結合從而失去感染能力。細胞表面的糖蛋白形成細胞的糖萼（糖衣）、參與細胞的粘連，這在胚和組織的生長、發育以及分化中起着關鍵性作用。 ^[3] 

糖蛋白是含糖的蛋白質，由寡糖鏈與肽鏈中的一定氨基酸殘基以糖苷鍵共價連接而成。其主要生物學功能為細胞或分子的生物識別，如卵子受精時精子需識別卵子細胞膜上相應的糖蛋白。受體蛋白、腫瘤細胞表面抗原等亦均屬糖蛋白。 糖蛋白普遍存在於動物、植物及微生物中，種類繁多，功能廣泛。可按存在方式分為三類：

1、可溶性糖蛋白，存在於細胞內液、各種體液及腔道腺體分泌的粘液中。血漿蛋白除白蛋白外皆為糖蛋白。可溶性糖蛋白包括酶（如核酸酶類、蛋白酶類、糖苷酶類）、肽類激素（如絨毛膜促性腺激素、促黃體激素、促甲狀腺素、促紅細胞生成素）、抗體、補體、以及某些生長因子、干擾素、抑素、凝集素及毒素等。

2、膜結合糖蛋白，其肽鏈由疏水肽段及親水肽段組成。疏水肽段可為一至數個，並通過疏水相互作用嵌入膜脂雙層中。親水肽段暴露於膜外。糖鏈連接在親水肽段並有嚴格的方向性。在質膜表面糖鏈一律朝外；在細胞內膜一般朝腔面。膜結合糖蛋白包括酶、受體、凝集素及運載蛋白等。此類糖蛋白常參與細胞識別，並可作為特定細胞或細胞在特定階段的表面標誌或表面抗原。

3、結構糖蛋白，為細胞外基質中的不溶性大分子糖蛋白，如膠原及各種非膠原糖蛋白（纖粘連蛋白、層粘連蛋白等）。它們的功能不僅僅是作為細胞外基質的結構成分起支持、連接及緩衝作用，更重要的是參與細胞的識別、粘着及遷移，並調控細胞的增殖及分化。

寡糖鏈通常指由2～10個單糖基借糖苷鍵連成的聚合體。糖蛋白的寡糖鏈多有分枝。由於單糖的端基碳（異頭碳）原子有α、β兩種構型，而且單糖分子中存在多個可形成糖苷鍵的羥基，因此，糖鏈結構的多樣性超過多核苷酸及肽鏈。在糖鏈結構中可以貯存足夠的識別信息，從而在分子識別及細胞識別中起決定性作用。糖蛋白參與的生理功能包括凝血、免疫、分泌、內吞、物質轉運、信息傳遞、神經傳導、生長及分化的調節、細胞遷移、細胞歸巢、創傷修復及再生等。糖蛋白的糖鏈還參與維持其肽鏈處於有生物活性的天然構象及穩定肽鏈結構，並賦予整個糖蛋白分子以特定的理化性質（如潤滑性、粘彈性、抗熱失活、抗蛋白酶水解及抗凍性等）。

糖蛋白與很多疾病如感染、腫瘤、心血管病、肝病、腎病、糖尿病以及某些遺傳性疾病等的發生、發展有關。再者，細胞表面的糖蛋白及糖脂可“脱落”到周圍環境或進入血循環，它們可以作為異常的標誌為臨牀診斷提供信息；患某些疾病時體液中的糖蛋白亦常有特異性或強或弱的改變,這可有助於診斷或預後的判斷。糖蛋白還日益介入治療。例如，針對特定細胞表面特異性糖結構的抗體可作為導向治療藥物的定向載體。利用糖類（單糖、寡糖或糖肽）抗感染及抗腫瘤轉移也已嶄露頭角。 ^[1]