糖基化修饰（蛋白质的糖基化修饰）

糖基化修饰(蛋白质的糖基化修饰)

O-糖基化也是一种常见的翻译后修饰，是肽链中氨基酸侧链的糖基和羟基生成O-糖苷键的糖基化方式。可用于键合的羟基主要是丝氨酸和苏氨酸的醇羟基、羟赖氨酸的羟基(如胶原蛋白)、酪氨酸的酚羟基(如糖原)。

胶原蛋白中的羟赖氨酸可以通过糖基化进行修饰。生物化学论文。2012;52: 113–133.

N-糖基化是预先合成一个核心糖链，然后整体转移到受体肽上；O-糖基化通常是将活化的糖基逐个转移到相应的残基上。因此，寡糖基转移酶用于N-糖基化，各种糖基转移酶(GT)用于O-糖基化。

GT的底物是各种活性糖基。不同的糖基以不同的方式被激活，但它们都与核苷酸相连。葡萄糖和半乳糖的活化载体是UDP，甘露糖和岩藻糖是GDP，唾液酸是CMP。激活通常发生在细胞质中，然后产物被相应的转运蛋白转运到内质网或高尔基体。在内质网中，也有依赖于磷酸三萜醇的转运途径。

活性单糖向高尔基体的转运和糖基转移反应。冷泉哈勃透视生物学。2011年4月；3(4): a005199。

高尔基体含有多种GT和糖苷酶，用于修饰N-糖链和O-糖链。这些酶分布在不同的区室中，蛋白质在运动过程中接受不同的修饰。高尔基体膜是一个动态循环，有顺行和逆行的囊泡运输。所以酶的分布也是动态的，有时会重叠，有些酶会循环到内质网。

高尔基体中的糖基转移酶和糖苷酶。冷泉哈勃透视生物学。2011年4月；3(4): a005199。

O-糖基化通常根据与肽链相连的第一个糖基来分类。人的O-聚糖主要有七种类型，最常见的是粘蛋白型，第一个糖基是N-乙酰半乳糖胺(- GalNAc- 1-Ser/Thr)。

人类O-聚糖的主要类型。医学生物化学页

粘蛋白即粘蛋白，在消化道、呼吸道、生殖道分泌的粘液中含量丰富。粘蛋白中大量的短链O-聚糖使其溶液具有粘性。比如胃和肠的粘膜，表现为有一层粘蛋白凝胶形成物理屏障，隔离消化道粘膜免受消化液的降解和破坏。

肠粘膜组织化学染色显示粘蛋白的屏障作用。组织化学细胞生物学。2017;147(2): 119–147.

大多数O-糖基化始于内质网，但粘蛋白型始于高尔基体。人高尔基体中有20种N-乙酰半乳糖胺转移酶(GalNAc-T)，它们的功能有重叠，但底物特异性略有差异。这就导致了某些酶缺陷导致的轻微表型，与其他糖基化酶缺陷的严重后果形成鲜明对比。

粘蛋白在人角膜和结膜中的表达。组织化学细胞生物学。2017;147(2): 119–147.

引入第一个糖基后，可以通过其他糖基转移酶添加糖基，糖链可以延伸和分支，形成各种类型的糖链。根据第二个糖基团的类型和连接方式，粘蛋白的糖链可进一步分为八个具有不同组织特异性和生理功能的核心结构。

对于粘蛋白，唾液酸和岩藻糖的加入是终止信号。例如，ST6GalNAc-1对第一个GalNAc的过早唾液酸化将导致癌症相关结构STn。

哺乳动物蛋白质的O-糖基化途径。糖生物学。2012年6月；22(6): 736–756.

o连接半乳糖主要出现在胶原蛋白中，并与羟赖氨酸相连。赖氨酰羟化酶(EC1.14.11.4)催化-X-Lys-Gly-序列中赖氨酸的羟化，需要亚铁离子、α-酮戊二酸、O2和抗坏血酸。

胶原蛋白螺旋结构域中的一些羟赖氨酸可以经历O-糖基化，产生G-Hyl(半乳糖基羟赖氨酸)和GG-Hyl(葡萄糖基半乳糖基羟赖氨酸)。这些反应分别由GT(欧共体2.4.1.50)和GGT(欧共体2.4.1.66)催化，UDP活化的单糖用作供体。这些反应发生在内质网中，在胶原三螺旋形成之前。这只是粘蛋白的两个极端。

人ⅰ型胶原螺旋区赖氨酸的分布和糖基化。生物化学论文。2012;52: 113–133.

赖氨酸的糖基化与骨骼钙化有关，糖基化缺陷可导致成骨不全、骨质疏松等疾病。此外，有人认为糖基化与胶原交联、重塑和胶原-细胞相互作用等生物过程有关。胶原蛋白糖基化的具体情况在不同的组织、生理和病理条件下差异很大，许多机制尚未阐明。

更重要的是，O-GlcNAc修饰参与多种代谢和基因表达调控，并与多种重要的生理过程相关。这方面将在下一篇文章中介绍。