結構生物化學/碳水化合物/蛋白聚糖
蛋白聚糖是一類在蛋白質鏈上多個位點與一類稱為糖胺聚糖的多糖共價結合的蛋白質。糖胺聚糖約佔蛋白聚糖質量的95%，這使得蛋白聚糖更像多糖，而不是蛋白質。蛋白聚糖的生理特性取決於所含的特定糖胺聚糖。常見的糖胺聚糖包括硫痠軟骨素6-硫酸鹽、硫酸角質素、肝素、硫酸皮膚素和透明質酸。由於糖胺聚糖的離子特性，蛋白聚糖在生理條件下至少帶有一個帶負電荷的羧基或硫酸酯官能團[1]。蛋白聚糖的例子包括Versican、Brevican、Neurocan和聚集蛋白聚糖。
顧名思義，蛋白聚糖本質上是糖基化的蛋白質。這些蛋白質由核糖體在粗麵內質網中合成，然後透過囊泡轉運到高爾基體，在那裡蛋白質被修飾成各種形式。蛋白聚糖就是這些修飾形式之一。合成完成後，蛋白聚糖透過囊泡轉運到細胞外基質[2]。
蛋白聚糖是細胞外基質的重要組成部分。蛋白聚糖的主要功能取決於該分子中的糖胺聚糖成分。這種成分使細胞外基質（ECM）的結締組織能夠透過水合作用和組織的膨脹壓力來承受壓縮力。聚集蛋白聚糖最能體現這一特殊功能。
除了聚集蛋白聚糖外，還有其他蛋白聚糖，如透明質酸、裝飾蛋白、基底蛋白、纖維調控蛋白和大蛋白聚糖，它們根據各自的成分發揮不同的功能[3]。
在生物系統中，蛋白聚糖構成了結締組織的結構性基石；此外，蛋白聚糖還充當關節潤滑劑。研究最深入的蛋白聚糖被稱為聚集蛋白聚糖，與膠原蛋白一起作為軟骨的主要成分。聚集蛋白聚糖中重複的糖胺聚糖單元上的負電荷吸引水吸收。因此，聚集蛋白聚糖透過吸收和解吸水來充當緩衝墊，以保留衝擊[4]。這種作用對於承受哺乳動物體內大量衝擊的關節間尤為重要，例如膝關節。聚集蛋白聚糖還被發現在大腦中發揮重要作用。它是抑制神經元生長、移動和相互作用的多種蛋白聚糖之一。這些蛋白聚糖對於在成年期保持年輕發育中動物大腦中建立的通路至關重要；然而，它們也是成年大腦與發育中大腦相比，不太可能建立新連線的原因。最近的研究表明，聚集蛋白聚糖是導致神經元衰老丟失和痴呆的重要因素[5]。
透明質酸屬於一類稱為小富含亮氨酸蛋白聚糖的蛋白聚糖家族。它以其在哺乳動物癒合和瘢痕組織形成中的重要性而聞名。最近對小鼠的研究表明，它特別有助於介導趨化因子（負責預防感染和促進傷口癒合的細胞因子）遷移到皮膚的損傷部位。缺乏編碼透明質酸蛋白的 LUM 基因的小鼠具有組織缺陷，並且對感染的免疫反應較差[6]。透明質酸在癒合損傷部位中的作用尚不清楚，然而，該蛋白質的部分結構使膠原蛋白纖維和帶電荷的親水性糖胺聚糖能夠結合到纖維間隙中。作為一種硫酸角質素蛋白聚糖，透明質酸在損傷部位形成間質膠原蛋白基質，這不僅有助於傷口閉合，而且還有助於保護炎症部位免受感染。此外，透明質酸調節膠原蛋白的組織、空間生長、角膜透明度、細胞遷移和組織修復。
[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.). 在維基百科中。於 2009 年 11 月 17 日檢索自 http://en.wikipedia.org/wiki/Proteoglycan.
[3] Yanagishita, M. (1993). 細胞外基質中蛋白聚糖的功能。Acta Pathol Jpn, 43(6), 283-93.
[4] Tanaka, Y. (2009). 老年對大鼠腦中硫痠軟骨素蛋白聚糖表達和神經幹細胞/祖細胞的影響以及草藥藥 yokukansan 的改善作用。神經科學, 164(3), 1224-.
[5] Lee, S, & Lee, S. (2009). 沉積在中性粒細胞表面的細胞外基質透明質酸透過與 β2 整合素結合促進遷移。生物化學雜誌, 284(35), 23662-.