相對于磷酸化、乙酰化修飾等相對較為簡單的PTM來講,糖基化修飾稍顯復雜和多樣,各位看官對糖基化修飾的知識了解多少呢?是否又對O糖、N糖傻傻分不清楚呢?沒關系,今天小編帶您一起走進糖的世界,一起揭開糖基化修飾的神秘面紗。
糖基化修飾主要發生在內質網和高爾基體。主要過程是將糖基在糖基轉移酶作用下將糖鏈轉移至蛋白質,和蛋白質上的氨基酸殘基形成糖苷鍵,經過一系列轉運、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的組裝(以N糖基化的組裝過程為例,見圖1)。
(圖譜來源于The Immunoregulatory Roles of Antibody Glycosylation)
今天先簡要介紹一下糖基化的分類,根據氨基酸和寡糖鏈糖苷鍵鏈接的不同,可分為四大類:
1.以絲氨酸(ser),蘇氨酸(Thr)和羥賴氨酸的羥基為連接點,形成O-鏈接糖苷型。O-糖基化位點不具有保守性的蛋白特征序列,且存在多種核心結構。O-糖鏈的單糖組成通常較為簡單,但連接方式和亞型繁多,因此結構較為復雜。
2.以天冬酰胺(Asn)的酰胺基、N末端氨基酸的α -氨基或精氨酸的ω -氨基等為連接點,形成N-連接糖基。N-糖基化位點修飾具有保守的氨基酸序列NX-S/T,其中X為除脯氨酸意外的其他氨基酸。且寡糖鏈也是較為規則的,有一個五糖核心和0-4個天線分叉組成的較為保守的糖鏈結構。
N-糖苷鍵型主要有三類寡糖鏈:
① 高甘露糖型,由GlcNAc和甘露糖組成;
② 復合型:除了GlcNAc和甘露糖外、還有果糖、半乳糖、唾液酸;
③ 雜合型,包含①和②的特征。主要代表糖型可見如下圖譜展示:
以其中一種糖型為例:天線末端和糖型骨架分別如下:
3.色氨酸殘基上的C-糖基化(C-linked)。此類糖基化較為罕見,目前僅在為數不多的天然產物中發現。此過程是通過C-C 鍵將甘露呋喃糖基連接到色氨酸吲哚環的C2上,這種修飾作用很少有實驗證實.
4.以半胱氨酸的羥基為連接點的糖肽鍵。
以上四類糖基化修飾中,其中以連接于天冬酰胺(Asparagine, Asn) 殘基酰胺氮的N -連接糖鏈 (或稱 N -糖基化)在真核生物中廣為存在,也是研究最為深入的一種糖基化方式。糖基化修飾對于維持蛋白質正確折疊,在識別、細胞分化、發育、信號轉導、免疫應答、以及新陳代謝等各種生命活動方面都起著重要的作用;多種疾病中均伴隨著蛋白質糖基化異常的發生。
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