结构生物化学/碳水化合物/蛋白聚糖
蛋白聚糖是一类在蛋白质链上多个位点与一类称为糖胺聚糖的多糖共价结合的蛋白质。糖胺聚糖约占蛋白聚糖质量的95%，这使得蛋白聚糖更像多糖，而不是蛋白质。蛋白聚糖的生理特性取决于所含的特定糖胺聚糖。常见的糖胺聚糖包括硫酸软骨素6-硫酸盐、硫酸角质素、肝素、硫酸皮肤素和透明质酸。由于糖胺聚糖的离子特性，蛋白聚糖在生理条件下至少带有一个带负电荷的羧基或硫酸酯官能团[1]。蛋白聚糖的例子包括Versican、Brevican、Neurocan和聚集蛋白聚糖。
顾名思义，蛋白聚糖本质上是糖基化的蛋白质。这些蛋白质由核糖体在粗面内质网中合成，然后通过囊泡转运到高尔基体，在那里蛋白质被修饰成各种形式。蛋白聚糖就是这些修饰形式之一。合成完成后，蛋白聚糖通过囊泡转运到细胞外基质[2]。
蛋白聚糖是细胞外基质的重要组成部分。蛋白聚糖的主要功能取决于该分子中的糖胺聚糖成分。这种成分使细胞外基质（ECM）的结缔组织能够通过水合作用和组织的膨胀压力来承受压缩力。聚集蛋白聚糖最能体现这一特殊功能。
除了聚集蛋白聚糖外，还有其他蛋白聚糖，如透明质酸、装饰蛋白、基底蛋白、纤维调控蛋白和大蛋白聚糖，它们根据各自的成分发挥不同的功能[3]。
在生物系统中，蛋白聚糖构成了结缔组织的结构性基石；此外，蛋白聚糖还充当关节润滑剂。研究最深入的蛋白聚糖被称为聚集蛋白聚糖，与胶原蛋白一起作为软骨的主要成分。聚集蛋白聚糖中重复的糖胺聚糖单元上的负电荷吸引水吸收。因此，聚集蛋白聚糖通过吸收和解吸水来充当缓冲垫，以保留冲击[4]。这种作用对于承受哺乳动物体内大量冲击的关节间尤为重要，例如膝关节。聚集蛋白聚糖还被发现在大脑中发挥重要作用。它是抑制神经元生长、移动和相互作用的多种蛋白聚糖之一。这些蛋白聚糖对于在成年期保持年轻发育中动物大脑中建立的通路至关重要；然而，它们也是成年大脑与发育中大脑相比，不太可能建立新连接的原因。最近的研究表明，聚集蛋白聚糖是导致神经元衰老丢失和痴呆的重要因素[5]。
透明质酸属于一类称为小富含亮氨酸蛋白聚糖的蛋白聚糖家族。它以其在哺乳动物愈合和瘢痕组织形成中的重要性而闻名。最近对小鼠的研究表明，它特别有助于介导趋化因子（负责预防感染和促进伤口愈合的细胞因子）迁移到皮肤的损伤部位。缺乏编码透明质酸蛋白的 LUM 基因的小鼠具有组织缺陷，并且对感染的免疫反应较差[6]。透明质酸在愈合损伤部位中的作用尚不清楚，然而，该蛋白质的部分结构使胶原蛋白纤维和带电荷的亲水性糖胺聚糖能够结合到纤维间隙中。作为一种硫酸角质素蛋白聚糖，透明质酸在损伤部位形成间质胶原蛋白基质，这不仅有助于伤口闭合，而且还有助于保护炎症部位免受感染。此外，透明质酸调节胶原蛋白的组织、空间生长、角膜透明度、细胞迁移和组织修复。
[1] Berg, Jeremy M., Tymoczko, John L., and Stryer, Lubert. Biochemistry. 6th ed. New York, N.Y.: W.H. Freeman and Company, 2007: 312, 313.
[2] 蛋白聚糖. (n.d.). 在维基百科中。于 2009 年 11 月 17 日检索自 http://en.wikipedia.org/wiki/Proteoglycan.
[3] Yanagishita, M. (1993). 细胞外基质中蛋白聚糖的功能。Acta Pathol Jpn, 43(6), 283-93.
[4] Tanaka, Y. (2009). 老年对大鼠脑中硫酸软骨素蛋白聚糖表达和神经干细胞/祖细胞的影响以及草药药 yokukansan 的改善作用。神经科学, 164(3), 1224-.
[5] Lee, S, & Lee, S. (2009). 沉积在中性粒细胞表面的细胞外基质透明质酸通过与 β2 整合素结合促进迁移。生物化学杂志, 284(35), 23662-.