改訂新版 世界大百科事典 「糖タンパク（蛋白）質」の意味・わかりやすい解説
糖タンパク（蛋白）質 (とうたんぱくしつ)
glycoprotein
糖鎖を共有結合したタンパク質を糖タンパク質，あるいはグリコプロテインとよぶ。かつては，糖含量の多いものをムコタンパク質，少ないものを糖タンパク質とよんだが，現在ではこの区別はない。糖タンパク質は生物界に広く分布する。たとえば血漿（けつしよう）のタンパク質は，血清アルブミン以外のものはほとんどすべて糖タンパク質であり，その中には免疫グロブリン，補体，生殖腺刺激ホルモン，フィブリノーゲン，トランスフェリンなどが含まれる。胃，腸，気管支などの粘膜，またその分泌液である粘液の主成分も糖タンパク質である。細胞膜のタンパク質も糖タンパク質であることが多く，その代表例として移植抗原であるヒト白血球抗原（HLA），Na，K-ATPアーゼをあげることができる。
糖タンパク質の糖部分の構造は近年急速に解明されてきた。その糖鎖は，大部分の場合，分子量4000以下の比較的小さなものではあるが，数種類の単糖が構成に参加し，また枝分れ構造があるので，その構造は特異で複雑なものとなっている。糖タンパク質の糖鎖の大部分のものは二つのグループに大別される。すなわち，（1）糖とタンパク質の結合がアスパラギンのアミド基とN-アセチルグルコサミンであるN-グリコシド型と，（2）セリンあるいはトレオニンの水酸基とN-アセチルガラクトサミンのO-グリコシド型のものである（図1）。血漿中の糖タンパク質は主としてN-グリコシド型糖鎖を，また粘膜，粘液の糖タンパク質は主としてO-グリコシド型の糖鎖をもつ。N-グリコシド型の糖鎖はさらにマンノースとN-アセチルグルコサミンのみからなる高マンノース型と，このほかにシアル酸，ガラクトース，フコースを含む複合型に分類できる。O-グリコシド型の糖鎖は，ガラクトース，N-アセチルガラクトサミン，N-アセチルグルコサミン，シアル酸，フコースなどを含むが，マンノースを含まない。
糖タンパク質の生合成
この複雑な構造の糖鎖は，基本的には糖の活性化型である糖ヌクレオチド類から特異的な糖転移酵素（グリコシルトランスフェラーゼ）によって，一つずつ糖が付加されていくことによって構築されていく。図2に示したように，N-グリコシド型糖鎖の場合には，マンノースとN-アセチルグルコサミンからなる中核構造は，一度ドリコールリン酸と結合した形で作りあげられ（ドリコールは16～20個のイソプレノイドよりなる長鎖アルコール），さらにその外側にグルコースを結合した中間体となっている。この糖のブロックがそのままタンパク質に転移され，そしてグルコースが取り除かれると高マンノース型糖鎖となる。高マンノース型の糖鎖は，見方を変えると複合型糖鎖の生合成中間体である。すなわち，一度完成した高マンノース型糖鎖のマンノース鎖が切り縮められて短くなったものを出発材料として，ここにN-アセチルグルコサミン，ガラクトース，シアル酸，フコースが転移して，複合型糖鎖ができあがるのである。
糖タンパク質の異化
糖タンパク質の糖鎖の複雑な構造に対応して，その酵素（グリコシダーゼglycosidase）的加水分解による異化の機構も複雑なものとなる。糖鎖の末端から，1個ずつ単糖が特異的な糖加水分解酵素によって切断されていくのが酵素的加水分解の基本である。このように糖鎖の末端から作用していく酵素はエキソグリコシダーゼとよばれるが，作用する単糖の種類などについて厳しい特異性をもっている。さらに糖鎖を内側から切断して少糖を遊離する酵素（エンドグリコシダーゼ）の作用が加わり，糖鎖の異化を効率的に進めている。複合型糖鎖の分解には，少なくとも6種のエキソグリコシダーゼと1種のエンドグリコシダーゼが作用することが判明している。これらの酵素が人体で遺伝的に欠損すると糖鎖の異化が不全となり蓄積症を引き起こす。
糖タンパク質の機能
糖タンパク質の糖鎖は，それを担うタンパク質や細胞を親水性にしたり，タンパク質分解酵素の作用から守る働きがある。近年急速に注目されてきていることは，糖鎖がタンパク質や細胞の移動を規定する〈荷札〉の役目を果たすことである。このことは血液タンパク質の肝細胞への取り込みや，リソソーム酵素の場合に証明されているが，細胞の移動についても活発な研究が行われている。受精，分化の誘導，増殖の制御と糖鎖の関連も大きな興味をもたれている。また，ある種の糖鎖は強い抗原性をもち，ABO式の血液型抗原の決定基は糖鎖であり，その構造や遺伝支配の様式も解明されている。癌抗原や分化抗原の中にも糖タンパク質の糖鎖を決定基とするものがあろうと予想されていたが，最近その実例がいくつか示され，さらに研究が進められている。一方，豆類などには，血球などの動物細胞を凝集したり，あるいは刺激して分裂させるタンパク性の因子が含まれている。この因子は近年数多く精製され，性質が調べられた。その細胞への結合部位は，ほとんどの場合，細胞膜の糖タンパク質の糖鎖であった。このような細胞集合能のある糖識別タンパク質をレクチンと総称している。レクチンは糖タンパク質の研究手段としても役だっている。
執筆者：村松 喬
出典 株式会社平凡社「改訂新版 世界大百科事典」改訂新版 世界大百科事典について 情報