目录
**篇 一般原则
第1章 历史背景及概论 2
1.1 什么是糖生物学？ 2
1.2 单糖是聚糖的基本结构单元 5
1.3 聚糖可能构成糖复合物的质量主体 6
1.4 单糖的连键方式多于氨基酸或核苷酸 7
1.5 糖复合物中常见的单糖单元 8
1.6 糖复合物与聚糖的主要类别 8
1.7 聚糖链结构并非由基因组直接编码 12
1.8 蛋白质糖基化中位点特异性的结构多样性 12
1.9 糖基化的细胞生物学 12
1.10 糖基化研究中所使用的工具 14
1.11 糖组学 14
1.12 生物体与体外培养细胞中的糖基化缺陷 15
1.13 聚糖的生物学功能多种多样 15
1.14 发育、分化及恶性肿瘤中的糖基化改变 15
1.15 糖生物学中的进化因素 16
1.16 聚糖在医学与生物技术中的应用 16
1.17 聚糖在纳米科学、生物能源和材料科学中的应用 16
致谢 17
延伸阅读 17
第2章 单糖的多样性.19
2.1 聚糖术语介绍 19
2.2 单糖：基本结构与立体异构 20
2.3 单糖主要以环状形式存在 22
2.4 端基差向异构体化学 24
2.5 单糖上官能团的化学特性 26
2.6 糖苷键 26
致谢 28
延伸阅读 28
第3章 寡糖与多糖.29
3.1 自然界中的聚糖通常以结合物的形式存在 29
3.2 寡糖分支的多样性 29
3.3 结构性多糖和储存型多糖 31
3.4 动物细胞表面的多糖 32
3.5 细菌多糖 34
致谢 37
延伸阅读 37
第4章 糖基化在细胞中的组织形式 39
4.1 糖基化在生命体中普遍存在 39
4.2 聚糖生物合成中的拓扑学问题 40
4.3 真核生物分泌途径中的糖基化 42
4.4 发生于意料之外的亚细胞中的糖基化 46
4.5 聚糖的周转和回收 46
致谢 46
延伸阅读 46
第5章 糖基化前体 48
5.1 一般原则 48
5.2 糖的外部来源和糖转运蛋白 49
5.3 单糖的细胞内来源 50
5.4 核苷酸糖转运蛋白 57
5.5 对糖基化前体的控制 60
5.6 聚糖修饰的供体 61
5.7 脂质载体的合成 61
5.8 新兴知识 62
致谢 62
延伸阅读 62
第6章 糖基转移酶与聚糖加工酶 63
6.1 一般属性 63
6.2 糖基转移酶的特异性 64
6.3 可识别其受体底物蛋白质部分的糖基转移酶 65
6.4 糖基转移酶序列家族和折叠类型 67
6.5 糖苷酶 69
6.6 催化机理与动力学机制 70
6.7 硫酸化和其他修饰 72
致谢 73
延伸阅读 73
第7章 聚糖的生物学功能 75
7.1 一般原则 75
7.2 实验改变糖基化带来多样的生物学后果 76
7.3 聚糖的结构性功能 77
7.4 聚糖作为信息载体：细胞- 细胞相互作用的特异性配体（内源性识别） 77
7.5 聚糖作为细胞- 微生物相互作用的特异性配体（外源性识别） 79
7.6 宿主聚糖的分子模拟及病原体与宿主的聚糖骗局 79
7.7 同一种聚糖在生物体内可以具有不同的功能 80
7.8 糖基化的物种内和物种间变异 80
7.9 糖链末端序列、修饰和异常结构的潜在重要性 81
7.10 是否存在“垃圾”聚糖? 81
7.11 阐明聚糖特定生物学功能的方法 81
致谢 85
延伸阅读 85
第8章 基因组学视角下的糖生物学 87
8.1 糖组 87
8.2 糖基化的基因组学 88
8.3 基因家族 88
8.4 不同生物体中的糖组 90
8.5 真核生物 92
8.6 模块化的糖基转移酶和糖苷水解酶 93
8.7 基因组学与糖组学的关系 94
8.8 糖组的调控 95
致谢 95
延伸阅读 95
第二篇 聚糖的结构与生物合成
第9章 N-聚糖 98
9.1 发现和背景 98
9.2 真核生物中N-聚糖的主要类别和命名 99
9.3 真核生物中的N-糖基化位点预测 99
9.4 N-聚糖的分离、纯化和分析 100
9.5 真核生物中N-聚糖的合成 100
9.6 溶酶体水解酶上的磷酸化N-聚糖 108
9.7 N-聚糖合成中的转移酶和转运蛋白 109
9.8 糖蛋白可以具有多种糖型 109
9.9 N-聚糖的功能 109
致谢 110
延伸阅读 110
第10章 O-GalNAc聚糖 112
10.1 黏蛋白型糖蛋白 112
10.2 O-GalNAc聚糖的核心结构 114
10.3 黏蛋白O-GalNAc聚糖的分离、纯化与分析 115
10.4 O-GalNAc聚糖的生物合成 116
10.5 O-GalNAc聚糖的功能 121
致谢 122
延伸阅读 122
第11章 鞘糖脂 124
11.1 发现和背景 124
11.2 主要类别和命名法 125
11.3 糖脂的分离、纯化和分析 126
11.4 鞘糖脂的生物合成、运输和降解 128
11.5 生物学和病理学作用 130
致谢 134
延伸阅读 134
第12章 糖基磷脂酰肌醇锚 135
12.1 背景和发现 135
12.2 糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白的多样性 135
12.3 糖基磷脂酰肌醇锚的结构 136
12.4 糖基磷脂酰肌醇锚的化学性质 138
12.5 糖基磷脂酰肌醇锚的生物合成和运输 138
12.6 糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白的膜属性 145
12.7 糖基磷脂酰肌醇锚作为细胞生物学中的工具 145
12.8 糖基磷脂酰肌醇锚的生物学功能 146
12.9 糖基磷脂酰肌醇锚和疾病 147
致谢 148
延伸阅读 148
第13章 其他类别的真核聚糖 149
13.1 全新糖基化类型的发现 149
13.2 表皮生长因子重复序列中的O-连接修饰 150
13.3 血小板应答蛋白1 型重复序列的岩藻糖修饰 155
13.4 O- 甘露糖聚糖 156
13.5 胶原蛋白中的O- 聚糖 158
13.6 C- 甘露糖基化 158
致谢 159
延伸阅读 159
第14章 不同聚糖的共同结构.161
14.1 聚糖延伸结构的糖基化是可调控的 161
14.2 人类A、B和H血型 164
14.3 Lewis血型 168
14.4 P 血型 169
14.5 乳寡糖 170
14.6 Galα1-3Gal末端 171
14.7 福斯曼抗原 171
14.8 硫酸化的N-乙酰半乳糖胺——垂体糖蛋白激素 172
14.9 末端β-连接的N-乙酰半乳糖胺—— Sda 血型 173
14.10 α2-3-唾液酸化聚糖 174
14.11 α2-6-唾液酸化聚糖 175
14.12 α2-8-唾液酸化聚糖 176
14.13 硫酸化和磷酸化聚糖 177
致谢 178
延伸阅读 178
第15章 唾液酸与其他壬酮糖酸.180
15.1 唾液酸与其他壬酮糖酸的发现与一般分类 180
15.2 唾液酸家族 182
15.3 唾液酸聚糖的多样性 182
15.4 多唾液酸 184
15.5 人体中N-羟乙酰神经氨酸的缺失 185
15.6 唾液酸与其他壬酮糖酸的代谢 185
15.7 研究唾液酸的方法 189
15.8 唾液酸的功能 190
15.9 发育生物学和恶性肿瘤中的唾液酸 193
15.10 药理学中的唾液酸 194
15.11 唾液酸的进化分布 195
15.12 原核生物的壬酮糖酸 195
15.13 壬酮糖酸的缩写名称 196
致谢 197
延伸阅读 198
第16章 透明质酸.199
16.1 历史和进化视角 199
16.2 结构和生物物理特性 200
16.3 透明质酸的生物合成 200
16.4 透明质酸酶和透明质酸的周转 201
16.5 透明质酸在细胞外基质中的功能 202
16.6 具有连接模件的透明质酸结合蛋白 204
16.7 透明质酸和细胞信号传递 205
16.8 细菌中的透明质酸荚膜 207
16.9 透明质酸作为治疗剂 207
致谢 208
延伸阅读 208
第17章 蛋白聚糖和硫酸化糖胺聚糖 209
17.1 历史视角 209
17.2 蛋白聚糖和糖胺聚糖的组成 210
17.3 蛋白聚糖的结构和功能多种多样 211
17.4 糖胺聚糖与蛋白质的连键 215
17.5 糖胺聚糖的生物合成 216
17.6 肝素与硫酸乙酰肝素的比较 220
17.7 蛋白聚糖的加工和周转 221
致谢 221
延伸阅读 222
第18章 核细胞质中的糖基化.223
18.1 核细胞质蛋白的单糖基化 223
18.2 核细胞质蛋白的复杂糖基化 228
18.3 核细胞质糖蛋白上出现“常规”分泌型聚糖的可能性 233
18.4 已验证的细胞质糖基转移酶，其靶标分子被输出到细胞外界 236
18.5 组装输出细胞的糖复合物或多糖时的中间产物 237
18.6 细胞核或细胞质中的凝集素与酶 237
18.7 结论 238
致谢 239
延伸阅读 239
第19章 O-GlcNAc修饰 241
19.1 历史背景 241
19.2 为何O-GlcNAc糖基化长期以来一直未被发现？ 243
19.3 控制O-GlcNAc糖基化循环的酶 244
19.4 O-GlcNAc糖基化是一种高度动态的修饰方式 247
19.5 O-GlcNAc 糖基化在后生动物中
无处不在且必不可少 248
19.6 O-GlcNAc糖基化与O-磷酸化具有复杂的动态相互作用 249
19.7 O-GlcNAc糖基化的生物学功能 249
19.8 展望 253
致谢 253
延伸阅读 253
第三篇 进化与发育中的聚糖第20章 聚糖多样性的进化 256
20.1 研究人员对自然界中的聚糖多样性认知有限 256
20.2 聚糖的进化变异 258
20.3 病毒劫持宿主的糖基化 263
20.4 细菌和古菌具有极其庞大的糖基化多样性 263
20.5 病原体对宿主聚糖的分子模拟 264
20.6 糖基化的物种间和物种内差异 264
20.7 使用模式生物研究聚糖的多样性 265
20.8 为什么广泛表达的糖基转移酶具有的内源性功能有时却很有限？ 266
20.9 推动自然界中聚糖多样化的进化力量 266
致谢 267
延伸阅读 267
第21章 真细菌 269
21.1 细胞被膜结构概述 269
21.2 肽聚糖——一种动态应力承压层 271
21.3 革兰氏阳性菌
**篇 一般原则
第1章 历史背景及概论 2
1.1 什么是糖生物学？ 2
1.2 单糖是聚糖的基本结构单元 5
1.3 聚糖可能构成糖复合物的质量主体 6
1.4 单糖的连键方式多于氨基酸或核苷酸 7
1.5 糖复合物中常见的单糖单元 8
1.6 糖复合物与聚糖的主要类别 8
1.7 聚糖链结构并非由基因组直接编码 12
1.8 蛋白质糖基化中位点特异性的结构多样性 12
1.9 糖基化的细胞生物学 12
1.10 糖基化研究中所使用的工具 14
1.11 糖组学 14
1.12 生物体与体外培养细胞中的糖基化缺陷 15
1.13 聚糖的生物学功能多种多样 15
1.14 发育、分化及恶性肿瘤中的糖基化改变 15
1.15 糖生物学中的进化因素 16
1.16 聚糖在医学与生物技术中的应用 16
1.17 聚糖在纳米科学、生物能源和材料科学中的应用 16
致谢 17
延伸阅读 17
第2章 单糖的多样性.19
2.1 聚糖术语介绍 19
2.2 单糖：基本结构与立体异构 20
2.3 单糖主要以环状形式存在 22
2.4 端基差向异构体化学 24
2.5 单糖上官能团的化学特性 26
2.6 糖苷键 26
致谢 28
延伸阅读 28
第3章 寡糖与多糖.29
3.1 自然界中的聚糖通常以结合物的形式存在 29
3.2 寡糖分支的多样性 29
3.3 结构性多糖和储存型多糖 31
3.4 动物细胞表面的多糖 32
3.5 细菌多糖 34
致谢 37
延伸阅读 37
第4章 糖基化在细胞中的组织形式 39
4.1 糖基化在生命体中普遍存在 39
4.2 聚糖生物合成中的拓扑学问题 40
4.3 真核生物分泌途径中的糖基化 42
4.4 发生于意料之外的亚细胞中的糖基化 46
4.5 聚糖的周转和回收 46
致谢 46
延伸阅读 46
第5章 糖基化前体 48
5.1 一般原则 48
5.2 糖的外部来源和糖转运蛋白 49
5.3 单糖的细胞内来源 50
5.4 核苷酸糖转运蛋白 57
5.5 对糖基化前体的控制 60
5.6 聚糖修饰的供体 61
5.7 脂质载体的合成 61
5.8 新兴知识 62
致谢 62
延伸阅读 62
第6章 糖基转移酶与聚糖加工酶 63
6.1 一般属性 63
6.2 糖基转移酶的特异性 64
6.3 可识别其受体底物蛋白质部分的糖基转移酶 65
6.4 糖基转移酶序列家族和折叠类型 67
6.5 糖苷酶 69
6.6 催化机理与动力学机制 70
6.7 硫酸化和其他修饰 72
致谢 73
延伸阅读 73
第7章 聚糖的生物学功能 75
7.1 一般原则 75
7.2 实验改变糖基化带来多样的生物学后果 76
7.3 聚糖的结构性功能 77
7.4 聚糖作为信息载体：细胞- 细胞相互作用的特异性配体（内源性识别） 77
7.5 聚糖作为细胞- 微生物相互作用的特异性配体（外源性识别） 79
7.6 宿主聚糖的分子模拟及病原体与宿主的聚糖骗局 79
7.7 同一种聚糖在生物体内可以具有不同的功能 80
7.8 糖基化的物种内和物种间变异 80
7.9 糖链末端序列、修饰和异常结构的潜在重要性 81
7.10 是否存在“垃圾”聚糖? 81
7.11 阐明聚糖特定生物学功能的方法 81
致谢 85
延伸阅读 85
第8章 基因组学视角下的糖生物学 87
8.1 糖组 87
8.2 糖基化的基因组学 88
8.3 基因家族 88
8.4 不同生物体中的糖组 90
8.5 真核生物 92
8.6 模块化的糖基转移酶和糖苷水解酶 93
8.7 基因组学与糖组学的关系 94
8.8 糖组的调控 95
致谢 95
延伸阅读 95
第二篇 聚糖的结构与生物合成
第9章 N-聚糖 98
9.1 发现和背景 98
9.2 真核生物中N-聚糖的主要类别和命名 99
9.3 真核生物中的N-糖基化位点预测 99
9.4 N-聚糖的分离、纯化和分析 100
9.5 真核生物中N-聚糖的合成 100
9.6 溶酶体水解酶上的磷酸化N-聚糖 108
9.7 N-聚糖合成中的转移酶和转运蛋白 109
9.8 糖蛋白可以具有多种糖型 109
9.9 N-聚糖的功能 109
致谢 110
延伸阅读 110
第10章 O-GalNAc聚糖 112
10.1 黏蛋白型糖蛋白 112
10.2 O-GalNAc聚糖的核心结构 114
10.3 黏蛋白O-GalNAc聚糖的分离、纯化与分析 115
10.4 O-GalNAc聚糖的生物合成 116
10.5 O-GalNAc聚糖的功能 121
致谢 122
延伸阅读 122
第11章 鞘糖脂 124
11.1 发现和背景 124
11.2 主要类别和命名法 125
11.3 糖脂的分离、纯化和分析 126
11.4 鞘糖脂的生物合成、运输和降解 128
11.5 生物学和病理学作用 130
致谢 134
延伸阅读 134
第12章 糖基磷脂酰肌醇锚 135
12.1 背景和发现 135
12.2 糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白的多样性 135
12.3 糖基磷脂酰肌醇锚的结构 136
12.4 糖基磷脂酰肌醇锚的化学性质 138
12.5 糖基磷脂酰肌醇锚的生物合成和运输 138
12.6 糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白的膜属性 145
12.7 糖基磷脂酰肌醇锚作为细胞生物学中的工具 145
12.8 糖基磷脂酰肌醇锚的生物学功能 146
12.9 糖基磷脂酰肌醇锚和疾病 147
致谢 148
延伸阅读 148
第13章 其他类别的真核聚糖 149
13.1 全新糖基化类型的发现 149
13.2 表皮生长因子重复序列中的O-连接修饰 150
13.3 血小板应答蛋白1 型重复序列的岩藻糖修饰 155
13.4 O- 甘露糖聚糖 156
13.5 胶原蛋白中的O- 聚糖 158
13.6 C- 甘露糖基化 158
致谢 159
延伸阅读 159
第14章 不同聚糖的共同结构.161
14.1 聚糖延伸结构的糖基化是可调控的 161
14.2 人类A、B和H血型 164
14.3 Lewis血型 168
14.4 P 血型 169
14.5 乳寡糖 170
14.6 Galα1-3Gal末端 171
14.7 福斯曼抗原 171
14.8 硫酸化的N-乙酰半乳糖胺——垂体糖蛋白激素 172
14.9 末端β-连接的N-乙酰半乳糖胺—— Sda 血型 173
14.10 α2-3-唾液酸化聚糖 174
14.11 α2-6-唾液酸化聚糖 175
14.12 α2-8-唾液酸化聚糖 176
14.13 硫酸化和磷酸化聚糖 177
致谢 178
延伸阅读 178
第15章 唾液酸与其他壬酮糖酸.180
15.1 唾液酸与其他壬酮糖酸的发现与一般分类 180
15.2 唾液酸家族 182
15.3 唾液酸聚糖的多样性 182
15.4 多唾液酸 184
15.5 人体中N-羟乙酰神经氨酸的缺失 185
15.6 唾液酸与其他壬酮糖酸的代谢 185
15.7 研究唾液酸的方法 189
15.8 唾液酸的功能 190
15.9 发育生物学和恶性肿瘤中的唾液酸 193
15.10 药理学中的唾液酸 194
15.11 唾液酸的进化分布 195
15.12 原核生物的壬酮糖酸 195
15.13 壬酮糖酸的缩写名称 196
致谢 197
延伸阅读 198
第16章 透明质酸.199
16.1 历史和进化视角 199
16.2 结构和生物物理特性 200
16.3 透明质酸的生物合成 200
16.4 透明质酸酶和透明质酸的周转 201
16.5 透明质酸在细胞外基质中的功能 202
16.6 具有连接模件的透明质酸结合蛋白 204
16.7 透明质酸和细胞信号传递 205
16.8 细菌中的透明质酸荚膜 207
16.9 透明质酸作为治疗剂 207
致谢 208
延伸阅读 208
第17章 蛋白聚糖和硫酸化糖胺聚糖 209
17.1 历史视角 209
17.2 蛋白聚糖和糖胺聚糖的组成 210
17.3 蛋白聚糖的结构和功能多种多样 211
17.4 糖胺聚糖与蛋白质的连键 215
17.5 糖胺聚糖的生物合成 216
17.6 肝素与硫酸乙酰肝素的比较 220
17.7 蛋白聚糖的加工和周转 221
致谢 221
延伸阅读 222
第18章 核细胞质中的糖基化.223
18.1 核细胞质蛋白的单糖基化 223
18.2 核细胞质蛋白的复杂糖基化 228
18.3 核细胞质糖蛋白上出现“常规”分泌型聚糖的可能性 233
18.4 已验证的细胞质糖基转移酶，其靶标分子被输出到细胞外界 236
18.5 组装输出细胞的糖复合物或多糖时的中间产物 237
18.6 细胞核或细胞质中的凝集素与酶 237
18.7 结论 238
致谢 239
延伸阅读 239
第19章 O-GlcNAc修饰 241
19.1 历史背景 241
19.2 为何O-GlcNAc糖基化长期以来一直未被发现？ 243
19.3 控制O-GlcNAc糖基化循环的酶 244
19.4 O-GlcNAc糖基化是一种高度动态的修饰方式 247
19.5 O-GlcNAc 糖基化在后生动物中
无处不在且必不可少 248
19.6 O-GlcNAc糖基化与O-磷酸化具有复杂的动态相互作用 249
19.7 O-GlcNAc糖基化的生物学功能 249
19.8 展望 253
致谢 253
延伸阅读 253
第三篇 进化与发育中的聚糖第20章 聚糖多样性的进化 256
20.1 研究人员对自然界中的聚糖多样性认知有限 256
20.2 聚糖的进化变异 258
20.3 病毒劫持宿主的糖基化 263
20.4 细菌和古菌具有极其庞大的糖基化多样性 263
20.5 病原体对宿主聚糖的分子模拟 264
20.6 糖基化的物种间和物种内差异 264
20.7 使用模式生物研究聚糖的多样性 265
20.8 为什么广泛表达的糖基转移酶具有的内源性功能有时却很有限？ 266
20.9 推动自然界中聚糖多样化的进化力量 266
致谢 267
延伸阅读 267
第21章 真细菌 269
21.1 细胞被膜结构概述 269
21.2 肽聚糖——一种动态应力承压层 271
21.3 革兰氏阳性菌