本期導讀
糖基化修飾介紹
糖基化修飾功能
糖基化修飾在細胞中生成、加工過(guò)程
兩種主要糖基化類(lèi)型介紹：O-和N-糖基化
一、
糖基化修飾蛋白質(zhì)的糖基化是一種最常見(jiàn)的蛋白翻譯后修飾，是在糖基轉移酶作用下將糖類(lèi)轉移至蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)上特殊的氨基酸殘基形成糖苷鍵的過(guò)程。研究表明70%人類(lèi)蛋白包含一個(gè)或多個(gè)糖鏈1%的人類(lèi)基因組參與了糖鏈的合成和修飾。
二、糖基化修飾功能
在參與糖基化形成的過(guò)程中,糖基轉移酶和糖苷酶扮演了重要的角色。糖基化的結果使不同的蛋白質(zhì)打上不同的標記,改變多肽的構象,增加蛋白質(zhì)的穩定性。
三、糖基化修飾加工過(guò)程
糖基化修飾主要發(fā)生在內質(zhì)網(wǎng)和高爾基體。主要過(guò)程是將糖基在糖基轉移酶作用下將糖鏈轉移至蛋白質(zhì)，和蛋白質(zhì)上的氨基酸殘基形成糖苷鍵，經(jīng)過(guò)一系列轉運、糖鏈末端的剪切，修飾和巖藻糖化或者唾液酸化等完成糖基化蛋白質(zhì)的組裝（以N-糖基化為例，見(jiàn)圖1）
圖1. N-糖基加工過(guò)程
四、糖基化修飾分類(lèi)
哺乳動(dòng)物中蛋白質(zhì)的糖基化類(lèi)型主要可分為兩種：N-糖基化和O-糖基化。大多數糖蛋白質(zhì)只含有一種糖基化類(lèi)型。但是有些蛋白多肽同時(shí)連有N-糖鏈和O-糖鏈。
1. N-糖基化
N-糖鏈通過(guò)與蛋白質(zhì)的天冬氨酸的自由NH2基共價(jià)連接,將這種糖基化稱(chēng)為N-糖基化。N-連接的糖鏈合成起始于內質(zhì)網(wǎng)(ER),完成于高爾基體。
圖2. N-糖基化修飾結構
N-糖基化生成加工過(guò)程
N-糖鏈合成的第一步是將一個(gè)14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽鏈的特征序列為Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一種氨基酸)的天冬酰胺上,天冬酰胺作為糖鏈受體。核心寡聚糖是由兩分子N-乙酰葡萄糖胺、九分子甘露糖和三分子葡萄糖依次組成,第一位N-乙酰葡萄糖胺與ER雙脂層膜上的磷酸多萜醇的磷酸基結合,當ER膜上有新多肽合成時(shí),整個(gè)糖鏈一起轉移。寡聚糖轉移到新生肽以后,在ER中進(jìn)一步加工,依次切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。在ER形成的糖蛋白具有相似的糖鏈,由Cis面進(jìn)入高爾基體后,在各膜囊之間的轉運過(guò)程中,原來(lái)糖鏈上的大部分甘露糖被切除,但又由多種糖基轉移酶依次加上了不同類(lèi)型的糖分子,形成了結構各異的寡糖鏈。血漿等體液中蛋白質(zhì)多發(fā)生N-糖基化,因此N-糖蛋白又稱(chēng)為血漿型糖蛋白。
2. O-糖基化
O-糖鏈與蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸的自由OH基共價(jià)連接。O-糖基化位點(diǎn)沒(méi)有保守序列,糖鏈也沒(méi)有固定的核心結構,組成既可是一個(gè)單糖,也可以是巨大的磺酸化多糖,因此與N-糖基化相比,O-糖基化分析會(huì )更加復雜。
圖3. O-糖基化修飾結構
O-糖基化生成加工過(guò)程
O-糖基化在高爾基體中進(jìn)行,通常第一個(gè)連接上去的糖單元是N-乙酰半乳糖,連接的部位為Ser、Thr或Hyp的羥基,然后逐次將糖殘基轉移上去形成寡糖鏈,糖的供體同樣為核苷糖,如UDP-半乳糖。O-糖蛋白主要存在于黏液和免疫球蛋白等。
