蛋白質(zhì)是生命活動的執(zhí)行者。在蛋白質(zhì)的研究過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)有許多修飾。在這些修飾中，糖基化修飾非常普遍，迄今為止發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)中有50％以上有糖基化修飾。聚糖是糖蛋白的糖組成部分，包括糖基和各種類型的分支結(jié)構(gòu)，由各種糖組成，如葡萄糖、半乳糖、甘露糖和鼠李糖。多糖通過特定氨基酸殘基上的氧與蛋白質(zhì)連接來完成蛋白質(zhì)的糖基化修飾。

生理過程中的糖基化

糖基化存在于生命活動中許多重要的蛋白質(zhì)中，包括染色質(zhì)蛋白質(zhì)、核孔蛋白、RNA聚合酶II、轉(zhuǎn)錄因子、蛋白質(zhì)翻譯調(diào)節(jié)子等，涉及細胞免疫和蛋白質(zhì)翻譯調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)降解以及許多其他生物學過程。例如，MHCI（major histocompatibility complex class I，主要組織相容性復合體i）需要借助與天冬酰胺殘基連接的聚糖與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶鈣粘蛋白相互作用，從而完成與鈣粘蛋白捕獲的二硫醇氧化酶ERp57的結(jié)合，完成二硫鍵的形成。另一個例子是被O-GlcNAc糖基化的蛋白質(zhì)將阻止其自身的磷酸化，使其處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，防止蛋白質(zhì)降解。

疾病中發(fā)生的糖基化

糖基化異常與疾病密切相關(guān)。例如，在II型糖尿病中，高血糖癥可導致異常的O-GlcNAc修飾，導致細胞對信號的敏感性降低，胰島素受體底物減少以及胰島素無法消耗大量葡萄糖。第一個確認與糖基化有關(guān)的疾病是細胞內(nèi)含物病，其致病機理是N-糖鏈無法被甘露糖-6-磷酸進一步修飾，使蛋白質(zhì)分解代謝紊亂并引起貯積癥。對于由異常糖基化引起的疾病，一些糖基化抑制劑已被用于疾病治療的研究中。如α-葡萄糖苷酶等抑制劑被用于糖尿病的臨床試驗；N-丁基-1-脫氧野尻霉素和O-丁基-1-脫氧野尻霉素被用于HIV的臨床試驗。

糖基化類型及修飾機理

O-糖基化：O-糖基化發(fā)生在脯氨酸附近的絲氨酸或蘇氨酸殘基上，尚未發(fā)現(xiàn)特定的糖基化序列。O-糖基化主要是通過逐漸添加單糖形成寡糖，也有僅連接單糖的情況。通過O-糖基化形成的聚糖沒有糖基，碳骨架上有一個或沒有分支。

N-糖基化：N-糖基化發(fā)生在天冬酰胺側(cè)鏈的酰胺氮上。動物細胞中幾乎所有此類糖基化修飾均為GlcNAc，且均為β構(gòu)型。N-糖基化存在于Asn-Xaa-Ser/Thr/Cys的氨基酸序列上，其中Xaa可以是除Pro以外的任何氨基酸。通過N-糖基化形成的聚糖有一個糖基，有多個分支。

C-糖基化：這種糖基化很少見，是甘露糖分子通過C-C鍵與色氨酸吲哚環(huán)第2位C連接，主要發(fā)生在W-X-X-W-W-X-X-C或W-X-X-F的第一個色氨酸殘基上。

糖蛋白的研究方法

1. 糖基捕獲：凝集素可特異性識別一種糖或多種糖來凝集糖蛋白，可用于獲得粗糖蛋白。

2. 熒光染料：用熒光染料對蛋白質(zhì)進行染色，通常與高通量二維凝膠電泳結(jié)合使用，可用于蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)和鑒定。

3. 液相色譜：通過SEC-HILIC-CapLC工作流程和其他技術(shù)分離糖蛋白，可用于構(gòu)建三維液相糖譜以獲得聚糖結(jié)構(gòu)信息。

4. 質(zhì)譜：通過質(zhì)譜分析蛋白質(zhì)骨架和糖骨架的斷裂規(guī)律，可用于糖基化位點分析。

5. 核磁共振：通過原子能躍遷的變化，精確計算組成、環(huán)大小和異常碳構(gòu)象等信息，可用于準確確認糖鏈結(jié)構(gòu)。

參考文獻

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