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糖基化作為生物體內(nèi)最重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾形式之一，可發(fā)生在細(xì)胞50%-70%的蛋白質(zhì)上，通過(guò)影響細(xì)胞識(shí)別、分化、黏附、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫應(yīng)答等重要的生命活動(dòng)影響多種疾病的發(fā)生。免疫性疾病、先天性糖缺陷在內(nèi)的多達(dá)數(shù)十種的遺傳性疾病以及腫瘤均與糖基化異常或糖苷酶缺失有關(guān)。本文，小編繼續(xù)拋磚引玉簡(jiǎn)要總結(jié)一下糖基化修飾。 內(nèi)容分為五個(gè)模塊：   由于在結(jié)構(gòu)上，糖基化修飾具有宏觀不均一性(一個(gè)蛋白質(zhì)上有多個(gè)糖基化位點(diǎn)，甚至是不同類型的糖基化位點(diǎn))和微觀不均一性(同一糖基化位點(diǎn)上可以連接不同類型的多糖)，糖基化修飾研究相較于其他修飾更加困難。根據(jù)連接氨基酸殘基不同，糖基化主要分為 N-糖基化（可細(xì)分為高甘露糖型、復(fù)合型、雜合型）、O-糖基化（研究比較多的是 O-GalNAc、O-GlcNAc）、C-連接糖基化、糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨四大類型。不同的修飾類型功能有所不同，其中研究最多的是 N-糖基化，O-糖基化次之。本文簡(jiǎn)單介紹一下 N-糖基化修飾。 圖1 N-糖基化修飾 N-連接糖基化(N-linked glycosylation) 是一種新生肽鏈的共翻譯或翻譯后修飾方式，糖鏈通過(guò)與新生肽鏈中特定天冬酰胺（N-X-S/T,X≠P）的自由-NH2 基連接，所以將這種糖基化稱為 N-連接的糖基化。N-糖基化的過(guò)程在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中進(jìn)行。N-糖基化修飾主要包括 N-糖的合成、轉(zhuǎn)移和修飾三個(gè)過(guò)程。N-糖的合成和轉(zhuǎn)移在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行，其修飾過(guò)程在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中都存在。另外，植物和哺乳動(dòng)物中 N-糖基化修飾存在差異[1]。 圖2 植物和動(dòng)物的蛋白質(zhì) N-糖基化過(guò)程及差異[1] 合成：N-糖的合成起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜胞質(zhì)一側(cè)，多萜醇（dolichol）首先經(jīng)過(guò)磷酸化活化，隨后在一系列糖基轉(zhuǎn)移酶作用下形成一個(gè)具有2分子 N-乙酰葡糖胺，9分子甘露糖和3分子葡萄糖的寡糖鏈，形成三天線結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)移：寡糖基轉(zhuǎn)移酶（oligosaccharyltransferase,OST）復(fù)合體將合成的寡糖鏈轉(zhuǎn)移至新生肽鏈中特定的天冬酰胺（N-X-S/T,X≠P）上 。此天冬酰胺(N)所在的基序比較保守，天冬酰胺(N)的后一位氨基酸為除脯氨酸（P）以外的任意氨基酸(X)，后兩位氨基酸主要是絲氨酸(S)與蘇氨酸(T)，后兩位也存在其他氨基酸的可能，不過(guò)很少。值得注意的是，并不是所有的 N-X-S/T,X≠P 基序都能發(fā)生 N-糖基化修飾。 修飾：進(jìn)入高爾基體后，原來(lái)糖鏈上的大部分甘露糖被切除，但又由多種糖基轉(zhuǎn)移酶依次加上了不同類型的糖分子，形成了結(jié)構(gòu)各異的寡糖鏈。植物和哺乳動(dòng)物中蛋白質(zhì)的 N-糖基化模式不同，其差異主要出現(xiàn)在高爾基體階段[1]。根據(jù)五糖核心外圍糖鏈的延長(zhǎng)方式不同，N-糖基化修飾常分為三種類型：高甘露糖型、雜合型與復(fù)合型。 圖3 N-糖基化類型 為了提高糖肽鑒定到的數(shù)目，在質(zhì)譜檢測(cè)糖肽前，一般需要針對(duì)糖肽進(jìn)行特異性富集。 凝集素是一種對(duì)糖蛋白上的糖類具有高度特異性的結(jié)合蛋白，種類有很多，不同的凝集素能夠?qū)Ｒ恍缘刈R(shí)別特定的單糖結(jié)構(gòu)、糖基序列或糖苷鍵，并與之可逆結(jié)合。不同的凝集素組合使用，可以實(shí)現(xiàn)全糖蛋白/糖肽的富集。HILIC 富集采用極性固定相和非極性流動(dòng)相的色譜技術(shù)，利用糖肽和糖鏈的親水性進(jìn)行分離。 純化后的糖蛋白樣品即可進(jìn)行糖鏈釋放，多糖釋放一般有酶釋放和化學(xué)釋放兩種方法。酶釋放法動(dòng)物樣本常用肽 N- 糖苷酶F(PNGase F)，PNGase F 可以將糖鏈從天冬酰胺上切除，同時(shí)可以使天冬酰胺轉(zhuǎn)變?yōu)樘於彼?，造成相?duì)分子質(zhì)量增加0.9847 Da，若是在重水中，引入 O18，增加2.9847Da，從而起到質(zhì)量標(biāo)記 N 糖基化位點(diǎn)的作用。化學(xué)法主要是肼解法，此法反應(yīng)條件比較劇烈，會(huì)破壞糖鏈自身結(jié)構(gòu)，而且蛋白部分已經(jīng)破壞，無(wú)法進(jìn)行糖基化位點(diǎn)的相關(guān)研究。  圖4 凝集素富集，PNGase F 釋放，質(zhì)譜檢測(cè)流程圖 N-糖基化修飾對(duì)于蛋白質(zhì)的正確折疊、功能定位、胞內(nèi)運(yùn)輸等起著重要作用，在哺乳動(dòng)物中，N-糖基化對(duì)于調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育[3]、癌癥發(fā)生發(fā)展和免疫防御等具有重要意義。在植物中，N-糖基化對(duì)于細(xì)胞壁的形成[4]、生殖發(fā)育[5]和抵御病原菌入侵[6] 等諸多生理過(guò)程具有重要意義。下面對(duì) N-糖基化在免疫系統(tǒng)與腫瘤中的研究進(jìn)行簡(jiǎn)述。 圖5 N-糖基化蛋白質(zhì)組的應(yīng)用方向 蛋白質(zhì)糖基化或聚糖影響免疫細(xì)胞和免疫分子的結(jié)構(gòu)與功能,影響機(jī)體對(duì)抗原的應(yīng)答反應(yīng)。免疫系統(tǒng)中多數(shù)分子都是糖蛋白，如免疫球蛋白、細(xì)胞因子、補(bǔ)體、分化抗原、黏附分子和 MHC 分子[7]。針對(duì)免疫系統(tǒng)分子的糖基化研究，比較適合疾病標(biāo)志物研究。甲胎蛋白(alpha-fetoprotein,AFP)便是一種已被廣泛應(yīng)用于肝癌早期臨床診斷的血清糖蛋白。免疫球蛋白 G(IgG)是機(jī)體抗感染免疫的主力抗體，IgG 的糖基化修飾會(huì)影響其與 Fc 受體或補(bǔ)體 C1q 結(jié)合，進(jìn)而影響 IgG 的生物活性及生物學(xué)功能[8]。該蛋白質(zhì)在不同的生理和病理?xiàng)l件下，糖基化修飾會(huì)發(fā)生改變[2,8]，比如，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)--IgG 半乳糖及唾液酸殘基減少[9,10]；免疫介導(dǎo)性骨質(zhì)疏松--唾液酸殘基減少[11]；胃癌--半乳糖及唾液酸減少，核心巖藻糖增加[12,13]… 圖6 人源 IgG 的不同水解片段上的糖鏈分布[8] 糖基化可以調(diào)控腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和血管生成[14,15]，糖基化異常常被認(rèn)為是癌癥的標(biāo)志[16]，F(xiàn)DA 批準(zhǔn)的大多數(shù)腫瘤標(biāo)志物都是糖蛋白或聚糖抗原[17-19]。 圖7 聚糖在癌癥發(fā)展和進(jìn)展中的作用[31] N-糖基化淺談至此，敬陳管見(jiàn)。糖基化在生命領(lǐng)域的奧秘，仍有待廣大科研工作者去追尋～ |
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