n-糖链类型

n-链接糖基化糖基转移酶n-链接糖基化（N-glycosylation）是一种翻译后修饰过程，常见于蛋白质合成的末端质体膜系统中。

该过程涉及到一系列酶的参与，其中糖基转移酶（glycosyltransferase）是关键的催化酶。

n-链接糖基化是一种在细胞内合成和修饰蛋白质的重要过程。

这个过程通常发生在内质网（endoplasmic reticulum，ER）中，其目的是给蛋白质分子附加糖基，以产生糖蛋白（glycoprotein）。

这些糖基的附加可以增加蛋白质的稳定性、功能以及细胞定位。

n-链接糖基化的第一步是糖链的合成。

在内质网中，葡萄糖（glucose）与核酸糖（nucleotide sugar）通过糖基转移酶的催化作用结合形成糖链的初级结构。

这个初级糖链由两个N-乙酰葡萄糖胺（N-acetylglucosamine，GlcNAc）和九个甘露糖（mannose）组成。

经过进一步修饰，这个初级糖链会在高尔基体（Golgi apparatus）中逐渐增长和成熟。

在n-链接糖基化的过程中，糖基转移酶起着关键的作用。

糖基转移酶是一类催化酶，它能够将特定的糖基从核酸糖转移到目标蛋白质上。

这些糖基转移酶具有高度的底物特异性，能够选择性地将不同的糖基转移到特定的位点。

在n-链接糖基化过程中，糖基转移酶的活性和底物特异性受到多种因素的调节。

其中一个重要的调节因素是底物的构象。

糖基转移酶通常会选择在特定的蛋白质构象上催化糖基转移反应。

此外，底物的附加修饰也可以影响糖基转移酶的活性。

一些修饰，如磷酸化（phosphorylation）和乙酰化（acetylation），可以调节糖基转移酶的催化效率和底物特异性。

除了在翻译后修饰中的重要作用外，n-链接糖基化在细胞内还具有其他重要生理功能。

例如，n-链接糖基化可以参与蛋白质的折叠、定位和降解。

此外，n-链接糖基化还可以参与细胞间信号传导、免疫应答和细胞外基质的修饰等生理过程。

1. 糖基化修饰类型2. N-糖基化修饰简述3. N-糖链的合成、转移、修饰4. N-糖基化蛋⽩富集与糖链释放5. N-糖基化修饰功能简述图2 植物和动物的蛋⽩质 N-糖基化过程及差异[1]03N-糖链的合成、转移、修饰合成：合成：N-糖的合成起始于内质⽹膜胞质⼀侧，多萜醇（dolichol）⾸先经过磷酸化活化，随后在⼀系列糖基转移酶作⽤下形成⼀个具有2分⼦ N-⼄酰葡糖胺，9分⼦⽢露糖和3分⼦葡萄糖的寡糖链，形成图3 N-糖基化类型图4 凝集素富集，PNGase F 释放，质谱检测流程图05图5 N-糖基化蛋⽩质组的应⽤⽅向蛋⽩质糖基化或聚糖影响免疫细胞和免疫分⼦的结构与功能,影响机体对抗原的应答反应。

免疫系蛋⽩质糖基化或聚糖影响免疫细胞和免疫分⼦的结构与功能,影响机体对抗原的应答反应。

统中多数分⼦都是糖蛋⽩，如免疫球蛋⽩、细胞因⼦、补体、分化抗原、黏附分⼦和 MHC 分⼦对免疫系统分⼦的糖基化研究，⽐较适合疾病标志物研究。

甲胎蛋⽩(alpha-fetoprotein,AFP)便是⼀图6 ⼈源 IgG 的不同⽔解⽚段上的糖链分布[8]糖基化可以调控肿瘤的增殖、侵袭、转移和⾎管⽣成[14,15]，糖基化异常常被认为是癌症的标志[16]，FDA 批准的⼤多数肿瘤标志物都是糖蛋⽩或聚糖抗原[17-19]。

N-聚糖⽀化的程度可以通过调节⽣长因⼦受体（EGFR，FGFR，PDGF 等）的活性和信号传导，进⽽影响肿瘤细胞的增殖 [20-23]。

正常细胞可以通过糖基化受体和聚糖结合蛋⽩之间的相互作⽤调节凋亡机制，癌细胞可以破坏此机制从⽽逃避死亡[24,25]，⽐如，在正常细胞中 GD3 的增加通常会诱导细胞凋亡，但在胶质母细胞瘤中，在GD3 末端唾液酸中添加⼄酰基会使 GD3 ⽆法诱导细胞凋亡，从⽽促进肿瘤存活[26]。

糖基化可以以各种途径影响肿瘤的侵袭与转移。

癌细胞通常具有⾼⽔平的唾液酸化 [27]，唾液酸化作⽤的增加会增加局部负电荷，从⽽物理破坏细胞间粘附，并通过静电排斥促进从肿瘤块中脱离增强肿瘤细胞的侵袭[28]。

糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂摘要：糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上，糖基化的产物具有很多生物学功能。

其是糖蛋白、糖脂中糖链生物合成的关键酶之一。

与此同时，对糖基化抑制剂的研究也是必要的。

两者在治疗一些因为糖基转移酶非正常表达引起的疾病有很大作用。

关键词：糖基转移酶；糖基化；糖基化抑制剂前言：糖基转移酶是广泛存在于内质网和高尔基体内的一大类酶，参与体内重要生物活性物质如糖蛋白和糖脂中糖链的合成，其作用是把相应的活性供体(通常是二磷酸核苷NDP-糖)的单糖部分转移至糖、蛋白质、脂类和核酸等，完成后者的糖基化加工，实现其生物学功能。

因此糖基转移酶的表达和活性的变化与许多疾病联系在一起，并可作为某些疾病的诊断标志，如α-1,3-半乳糖基转移酶活性在体内的再现会引发自身免疫反应，导致类风湿，并在器官异体移植中引起排斥反应；N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶、岩藻糖基转移酶等在成熟细胞中活性的明显升高被视为肿瘤发生的重要标志，并且被认为是肿瘤迁移恶化的重要原因。

因此设计合成糖基转移酶抑制剂，对于寻找抗肿瘤、抗免疫系统等新药研究有重要意义。

1 糖基转移酶的存在糖蛋白是通过蛋白质的糖基化组装实现的，而糖基化过程则通过多种糖基转移酶完成——在肽链合成的同时或合成后，在糖基转移酶的催化下，糖链被连接到肽链的特定糖基化位点上。

糖基转移酶具有高度的底物专一性，即同时对糖基的供体和受体具有专一性。

对糖基转移酶进行研究，是糖基化研究的第1步。

目前已对多种糖基转移酶的结构以及编码它们的基因研究清楚,并认为糖链的合成没有特定的模板，而是通过糖基转移酶将糖基由其供体转移到受体上。

糖链可以认为是基因的次级产物,一个基因编码一个糖基转移酶,一个糖基转移酶专一地催化一个糖苷键的合成；这样一条糖链的合成就需要一个多酶系统,也就对应了一个基因组。

下文简要介绍几类重要的糖基转移酶。

1.1 N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(N-acetylglucosa-minyl-transferase,Gnt)糖蛋白中糖链通过还原端的N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键与蛋白质肽链上Asn-XXX-Ser/Thr序列(XXX为除脯氨酸以外的氨基酸)中Asn残基上的氨基(-NH2)相连，被称为N-糖链。

第一章糖类习题1．环状己醛糖有多少个可能的旋光异构体，为什么？[25=32]解：考虑到C1、C2、C3、C4、C5各有两种构象，故总的旋光异构体为25=32个。

2．含D-吡喃半乳糖和D-吡喃葡萄糖的双糖可能有多少个异构体(不包括异头物)?含同样残基的糖蛋白上的二糖链将有多少个异构体?[20；32]解：一个单糖的C1可以与另一单糖的C1、C2、C3、C4、C6形成糖苷键，于是α-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、β-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、α-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、β-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷各有5种，共5×4=20个异构体。

糖蛋白上的二糖链其中一个单糖的C1用于连接多肽，C2、C3、C4、C6用于和另一单糖的C1形成糖苷键，算法同上，共有4×4=16个，考虑到二糖与多肽相连时的异头构象，异构体数目为16×2=32个。

3．写出β-D-脱氧核糖、α-D-半乳糖、β- L-山梨糖和β-D-N-乙酰神经氨酸（唾液酸)的Fischer投影式，Haworth式和构象式。

4．写出下面所示的(A).(B)两个单糖的正规名称(D/L,α/β，f/p),指出(C).(D)两个结构用RS系统表示的构型(R/S)[A、β- D-f-Fru；B、α-L- p-Glc； C、R； D、S]5. L7-葡萄糖的α和β异头物的比旋[αD20]分别为+112.2°和+18.70°。

当α-D-吡喃葡糖晶体样品溶于水时，比旋将由+112.2°降至平衡值+52.70°。

计算平衡混合液中α和β异头物的比率。

假设开链形式和呋喃形式可忽略。

[α异头物的比率为36.5%，β异头物为63.5%]解：设α异头物的比率为x，则有112.2x+18.7(1－x)=52.7,解得x=36.5%，于是(1－x)= 63.5%。

6．将500 mg糖原样品用放射性氰化钾（K14CN)处理，被结合的14CN—正好是0.193μmol，另一500 mg同一糖原样品，用含3% HCl的无水甲醇处理，使之形成还原末端的甲基葡糖苷。

1.2蛋白质糖基化类型与特点蛋白质的糖基化是一种最常见的蛋白翻译后修饰,是在糖基转移酶作用下将糖类转移至蛋白质,和蛋白质上特殊的氨基酸残基形成糖苷键的过程。

研究表明,70%人类蛋白包含一个或多个糖链,1%的人类基因组参与了糖链的合成和修饰。

哺乳动物中蛋白质的糖基化类型可分为三种:N-糖基化、0-糖基化和GPI糖基磷脂酰肌醇锚。

大多数糖蛋白质只含有一种糖基化类型,但是有些蛋白多肽同时连有N-糖链、O-糖链或糖氨聚糖。

(l) N-糖基化:糖链通过与蛋白质的天冬氨酸的自由NH基共价连接,将这种2糖基化称为N-糖基化。

N-连接的糖链合成起始于内质网(ER),完成于高尔基体。

N-糖链合成的第一步是将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的特征序列为Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一种氨基酸)的天冬酰胺上,天冬酰胺作为糖链受体。

核心寡聚糖是由两分子N-乙酰葡萄糖胺、九分子甘露糖和三分子葡萄糖依次组成,第一位N-乙酰葡萄糖胺与ER双脂层膜上的磷酸多萜醇的磷酸基结合,当ER膜上有新多肽合成时,整个糖链一起转移。

寡聚糖转移到新生肽以后,在ER 中进一步加工,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链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,原来糖链上的大部分甘露糖被切除,但又由多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。

血浆等体液中蛋白质多发生N-糖基化,因此N-糖蛋白又称为血浆型糖蛋白。

(2) O-糖基化:糖链与蛋白质的丝氨酸或苏氨酸的自由OH基共价连接。

0-糖基化位点没有保守序列,糖链也没有固定的核心结构,组成既可是一个单糖,也可以是巨大的磺酸化多糖,因此与糖基化相比,0-糖基化分析会更加复杂。

0-连接的糖基化在高尔基体中进行,通常第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连接的部位为Ser、Thr或Hyp的羟基,然后逐次将糖残基转移上去形成寡糖链,糖的供体同样为核苷糖,如UDP-半乳糖。

糖链的生物合成糖链是一种重要的生物分子，它在生物体内起着十分关键的作用。

生物体中的细胞膜、蛋白质和核酸等都包含着糖链，这些糖链不仅具有结构支撑和维持细胞形态的功能，还能调节细胞信号传导、参与细胞识别和参与免疫应答等重要生理过程。

糖链的生物合成是一个复杂的过程，它需要多种酶和底物的共同参与，并受到基因调控的影响。

糖链的生物合成可以分为两个主要的途径，即N-糖链和O-糖链的合成途径。

N-糖链的合成是通过N-糖基转移酶的催化作用将糖基转移到蛋白质的亚氨基上来完成的。

大部分N-糖链的合成发生在内质网上。

首先，核糖核苷二磷酸(GDP)被转化成对应的N-糖核糖核苷二磷酸(GDP-sugar)，然后GDP-sugar和蛋白质相互作用，酶催化反应将糖基从GDP-sugar转移到蛋白质的亚氨基上，最终形成糖链。

O-糖链的合成主要发生在高尔基体上。

在O-糖链的合成过程中，糖基转移酶将不同的糖基转移到蛋白质的羟基上。

合成O-糖链的过程中，先将核糖核苷二磷酸转化成N-糖核糖核苷二磷酸，然后通过酶催化将糖基转移到蛋白质的羟基上。

最终，通过多次的糖基转移反应，形成复杂的糖链结构。

糖链的生物合成受到基因调控的影响。

研究发现，糖链合成酶的基因表达受到正常细胞生长和分化的多种信号通路的调控。

这些信号通路包括细胞外信号分子的作用、细胞内信号传导通路的调控以及转录因子的表达调控等。

通过调控糖链合成酶的基因表达，可以实现对糖链合成过程的调控，从而对细胞的生理功能产生影响。

糖链的生物合成对于维持细胞功能的正常运行具有重要的意义。

糖链作为细胞膜的一部分，能够调节细胞膜的渗透性、稳定性和机械强度，维持细胞的形态结构和功能。

此外，糖链还能通过与其他生物分子的相互作用，参与细胞间的信号传导和细胞识别。

糖链还能作为细胞识别抗原，参与机体的免疫应答。

总结起来，糖链的生物合成是一个复杂而又精密的过程，它需要多种酶和底物的配合，并受到基因调控的影响。

糖链的合成过程涉及到不同的途径和酶催化反应，最终形成复杂的糖链结构。

N-连接的糖基化反应
N-连接的糖基化是一种新生肽链的共翻译或翻译后修饰方式。在
这个过程中，糖链通过与新生肽链中特定天冬酰胺（N-X-S/T，X!=P）
的自由-NH₂基连接。该反应主要在内质网和高尔基体中进行，包括N-
糖的合成、转移和修饰三个过程。其中，N-糖的合成和转移在内质网
中进行，其修饰过程在内质网和高尔基体中都存在。N-糖参与新生肽
链的修饰是通过寡糖基转移酶（oligosaccharyltransferase,OST）
复合体进行的。

N-连接的糖基化反应具有多种生理学意义。
1. 首先，N-连接糖基化对蛋白质的折叠、稳定性和细胞之间的相互
作用都有影响。它对蛋白质的质量控制、分泌和定位等方面起到
关键作用，对疾病和生物技术应用具有重要意义。
2. 其次，N-连接糖基化可以给蛋白质打上标志，利于高尔基体的分
类与包装，保证糖蛋白从ER至高尔基体膜囊单方向转移。
3. 此外，N-连接糖基化还可以影响多肽构象，促使其正确折叠，侧
链上的多羟基糖还可以影响蛋白的水溶性及所带电荷的性质。同
时，N-连接糖基化可以增强蛋白的稳定性，抵御水解酶降解。
4. 最后，N-连接糖基化在细胞表面形成糖萼，起细胞识别和保护质
膜的作用。

糖生物学：生命科学中的新前沿作者：张树政1. 糖类研究的历史回顾糖类的研究已有百年的历史，许多研究成果表明，糖类是生物体内除蛋白质和核酸以外的又一类重要的生物分子，尤其是一类重要的信息分子。

1.1糖类和血型众所周知，血型在输血、组织和器官的移植以及法医鉴定中是必须注意的。

人类的主要血型是ABO型。

这种血型是1900年Landsteiner发现的。

这一发现在第一次世界大战期间对抢救伤员作出了重大贡献。

Landsteiner因发现ABO血型而获得1930年诺贝尔生理和医学奖。

血型为A和B型的人，他们的红血球表面分别具有A和B型抗原，其血清中则分别存在着抗B和抗A的抗体。

而O型血的人红血球表面不存在A型和B型抗原，但是具有H血型物质(或H抗原)，是A和B两种抗原的前体；在他们的血清中同时存在着抗A和抗B两种抗体。

经过许多免疫学家包括Landsteiner和Watkins等半个多世纪的研究，1960年Witkins确定了ABO(H)的抗原决定簇是糖类，并测定了有关糖类的结构。

H抗原的前体是糖脂或糖蛋白质中糖链非还原末端的二糖——半乳糖-N-乙酰氨基葡萄糖(Gal-N-GlcNAc)。

由于这两个糖基的连接方式不同，又有1型和2型之分：β1→3连接而成的N-乙酰新乳糖是1型的基础；β1→4连接而成的N-乙酰乳糖则衍生出2型血型物质。

在这两个二糖外侧的半乳糖上再连接有α1→2岩藻糖(Fuc)，就产生了H1和H2抗原。

在H抗原上进一步接上N-乙酰氨基半乳糖(N-GalNAc)或Gal之后，则H抗原就转变成为A抗原或B抗原。

同样有1型和2型之分。

由此不难看出仅一个糖基的差异就改变了血型。

在H抗原及其前体二糖的N-GlcNAc上再接有Fuc，则产生另一类型的血型，即Lewis血型。

在1型前体接上α1→4Fuc就产生Lea抗原。

在2型前体接上α1→3Fuc就产生LeX抗原。

在H1抗原接上α1→4Fuc就形成Leb抗原。