【8.1.3】糖蛋白 glycoprotein

糖蛋白是包含蛋白质和碳水化合物链的分子,涉及许多生理功能,包括免疫。许多病毒都有糖蛋白,可以帮助它们进入身体细胞,但也可以作为重要的治疗或预防目标。

一、什么是糖蛋白?

糖蛋白是含有连接到氨基酸侧链的聚糖的蛋白质。聚糖(Glycans )是寡糖(oligosaccharide)链;它们是糖聚合物,可以附着在脂质(糖脂)或氨基酸(糖蛋白)上。通常,这些键是通过称为糖基化的过程形成的。

大多数蛋白质在翻译后发生糖基化(Glycosylation ),大多数 RER 合成的蛋白质发生糖基化。有不同形式的糖基化可以将特定的聚糖连接到蛋白质和脂质上。

例如,N-糖基化(聚糖与天冬酰胺胺侧链上的氮相连)和 O-糖基化(聚糖与丝氨酸和/或苏氨酸上的氧相连)。可以附着在人体蛋白质或脂质上的特定糖类(聚糖)包括 β-D-葡萄糖(Glc)和 β-D-半乳糖(Gal)。

二、健康与疾病中的糖蛋白

糖蛋白种类繁多,在体内具有多种功能。

  • 一些提供结构,例如胶原蛋白,
  • 其他涉及免疫,例如免疫球蛋白(例如IgG)。

粘蛋白(Mucins )分泌到呼吸道和消化道的粘液中,在那里特定的粘蛋白可以保留水分,从而使粘液充当有效的润滑剂。

存在于红细胞表面的特定糖蛋白(和糖脂)决定了血型类型。A组为A-寡糖,B组为B-寡糖,AB组为A和B寡糖,O组不存在A和B(仅H-寡糖前体)。

Rh 因子(一种抗原)的存在决定了 Rh +基团,而在 ABO 测定后,Rh 抗原的缺失会导致 Rh -基团。

某些激素是糖蛋白,包括促卵泡激素 (FSH)——一种在发育、生长、青春期和生殖中具有多种功能的促性腺激素。其他包括促红细胞生成素——一种由肾脏分泌的细胞因子,可刺激骨髓中高水平的红细胞生成,以应对缺氧(通常为低水平)。

许多病毒具有称为刺突结构域的表面糖蛋白;S(包括 SARS-CoV-2;引起 COVID-19 的病毒,如下所述)使病毒能够与其目标受体结合并进入细胞。

通常,这些表面糖蛋白也可以作为身体产生的抗体的天然中和靶标,以抵抗感染并赋予一定程度的未来免疫力。

然而,包括 HIV 在内的一些病毒具有高度糖基化的 S 结构域,其中含有大量干扰抗体结合和识别的聚糖,从而使 HIV 等病毒更加隐蔽且难以完全治疗。

三、糖蛋白和 COVID-19

β-冠状病毒——包括 MERS-CoV (MERS)、SARS-CoV (SARS) 和 SARS-CoV-2 (COVID19)——通过它们的棘突糖蛋白 (S) 进入呼吸(和消化)上皮细胞。这些病毒通过它们的 S B(尖峰结构域 B)与 ACE2 受体结合——它看起来像“皇冠”,并产生了“冠状病毒”的名字。

冠状病毒还需要TMPRSS2来启动 S B -糖蛋白通过内吞作用进入细胞。

β-冠状病毒的 S B结构域也是抗体中和病毒的主要位点。因此,靶向 SARS-CoV-2 表面的 S 糖蛋白也是成功接种疫苗的目标。此外,已在小鼠中显示多克隆血清可通过阻断 S B域来抑制 SARS-CoV-2 进入细胞。

SARS 从人群中消散,而 MERS 仅限于中东,因此对疫苗的需求不是当务之急。然而,随着 COVID-19 成为全球大流行,生产成功疫苗的需求迅速成为全球首要任务。现在已经生产了许多疫苗并正在全球分发。

与许多冠状病毒和流感病毒一样,表面 S 域不断变化(突变),因此尽管存在针对先前菌株的抗体,但每年都会出现季节性流行病。

SARS-CoV-2 现在已经突变成许多不同的变种,最近变种中 S 域的病毒结构发生了一些变化。这引起了人们对改变传播或疫苗有效性的可能性的担忧。

四、概括

总之,糖蛋白是与蛋白质的氨基酸侧链相连的低聚糖(聚糖)分子,具有多种生理功能。这些功能从结构支持(如胶原蛋白)到确定血型类型不等。糖蛋白也存在于病毒表面,能够与身体受体结合。

SARS-CoV-2(导致 COVID-19)具有与肺中的 ACE2 受体结合的棘突结构域(一种糖蛋白),并且干扰棘突结构域已成为疫苗靶标以及其他治疗靶标。

参考资料

个人公众号,比较懒,很少更新,可以在上面提问题,如果回复不及时,可发邮件给我: tiehan@sina.cn

Sam avatar
About Sam
专注生物信息 专注转化医学