Question

糖基化的生物学意义

Answer 1

糖基化是细胞完整分泌机构的必要组成部分，细胞内由一系列糖苷酶和糖基转移酶组装成糖基化途径来催化蛋白质的糖基化，是蛋白质的一种重要的翻译后修饰，在蛋白质结构和功能中发挥极其重要的作用，其最重要的功能是对内质网中合成的多肽作适当的折叠。根据糖链和肽链连接方式的不同，蛋白质的糖基化可分为N-糖基化和O-糖基化。O-糖基化中糖链通过Ser或Thr的-OH与肽链相连。N-糖基化通过糖链还原端N-乙酰氨基葡萄糖与肽链上Asn-X-Ser/Thr基序的Asn侧链酰氨基的氮原子相连，其中X为除Pro的任意氨基酸。N-糖基化存在五糖核心结构，根据其他糖与之连接的情况分为高甘露糖型、杂合型和复合型，其表面糖型多呈分支形式。在外层糖链的生物合成中，处于糖链“外层”位置的次末端和末端单糖连接决定了糖缀合物的功能。N-连接聚糖对多细胞生物的发育是不可或缺的。从许多试验来看，利用防止核心寡糖合成长醇中的突变可以产生完全缺失N-连接糖基化的细胞，说明N-连接聚糖不是细胞生存发育所必需的功能。但这些N-糖基化缺失的生物体却不能存活，对哺乳动物而言则表现为不能形成正常发育的胚胎。

蛋白质糖基化首先发生在内质网中，在内质网中的糖链是均一的，而在高尔基体内经历复杂的末端加工，呈现多样化的成熟糖蛋白。在木霉等真核细胞内质网中，有独特的伴侣系统引导糖蛋白的折叠，在葡萄糖苷酶的切除作用和糖基转移酶的转糖基作用下循环反复，直至蛋白折叠正确而结合凝集素向高尔基体转移，或滞留在内质网而最终降解。这个体系起到促使糖蛋白正确折叠，防止中间体凝集，调节内质网的降解，预防未成熟的糖蛋白离开高尔基体，提供质量控制的作用。而在高尔基体内，没有严格精确的生物合成控制系统，有时严重异常糖基化的糖蛋白也不为高尔基体留滞或降解而得以输出。

糖蛋白的糖链还影响分子内蛋白质的正确折叠、聚合、定位、半衰期及免疫原性等，以及分子间细胞转运、定位、识别、豁连和吸附等特性，尤其是糖链末端糖构型影响更大，末端糖基变化可在不改变氨基酸序列的情况下对蛋白质的细胞和组织专一特征作精细的调整。

通过基因工程手段改变木霉等宿主细胞内糖基化途径中糖苷酶和糖基转移酶的表达，即可改变在该系统中表达的糖蛋白的糖基化形式。

蛋白质糖基化具有不均一性。糖链的不均一性反映了组织、细胞类型、发育和分化阶段的不同，而培养条件、下游加工过程中的降解等因素，进一步导致了糖基化形式的多样性。不同表达系统和细胞培养条件等因素对糖基化也有影响，T.reesei与哺乳动物间的糖基化修饰形式存在着一定差异，生产的重组糖蛋白一般为高甘露糖或寡甘露糖型糖链，而非哺乳动物中产生的复杂型糖链，T.reesei直接生产的重组糖蛋白临床理化性质和药理作用受到糖基化影响，需要进行整体糖基化途径的改造，使T.reesei能够产生哺乳动物中典型的复合型N-聚糖。T.reesei糖蛋白N-聚糖糖基化的程度比酵母要低，寡聚糖加工系统和N-糖基化类型更接近人的加工系统和人源糖蛋白的寡聚糖类型（张莹宽，2008）。

Answer 2