糖基化
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糖基化(英语:Glycosylation)是在酶的控制下,蛋白质或脂质附加上糖类的过程。此过程为四种共翻译(co-translational)与后翻译修饰的一种形式,发生于高尔基体。蛋白质经过糖基化作用之后,可形成糖蛋白。 聚糖在膜和分泌蛋白中发挥多种结构和功能作用[1]。在粗面内质网中合成的大多数蛋白质经历糖基化。 它是一种酶导向的位点特异性过程,而与糖化的非酶促化学反应相反。 糖基化也作为O-GlcNAc修饰存在于细胞质和细胞核中。 Aglycosylation是工程化抗体绕过糖基化的一个特征[2][3]。
目的
糖基化是碳水化合物与靶高分子(通常是蛋白质和脂质)共价连接的过程。 这种修改具有各种功能[4] 。 例如,一些蛋白质不能正确折叠,除非它们是糖基化的[1] 。 在其他情况下,蛋白质不稳定,除非它们含有在某些天冬酰胺残基的酰胺氮处连接的寡糖。
总的来说,糖基化需要通过形成它的可能的进化选择压力来理解。 在一个模型中,多样化可以纯粹视为内生功能的结果。 然而,更可能的是,通过逃避病原体感染机制(例如,螺杆菌附着于末端糖残基)来驱动多样化,并且然后内源地利用多细胞生物体内的多样性。
糖蛋白多样性
糖基化增加了蛋白质组的多样性,因为几乎糖基化的每个方面都可以被修饰,包括:
- 糖苷键 - 聚糖连接的位点
- 聚糖组合物 - 与给定蛋白质连接的糖类型
- 聚糖结构 - 可以是未支化的或支链的糖链
- 聚糖长度 - 可以是短炼或长链寡糖
机制
有许多糖基化机制,尽管大多数有共同的特征[1]:
- 与糖化不同,糖基化是酶促过程。 实际上,糖基化被认为是最复杂的翻译后修饰,因为涉及大量的酶促步骤[5] 。
- 供体分子通常是激活的核苷酸糖。
- 该过程是非模板化的(与DNA转录或蛋白质翻译不同); 相反,细胞依赖于将酶分离到不同的细胞区室(例如,内质网,高尔基体中的池中)。 因此,糖基化是位点特异性修饰。
临床
据报导,人类中有超过40种糖基化紊乱[6]。 这些可以分为四组:蛋白质N-糖基化紊乱,蛋白质O-糖基化紊乱,脂质糖基化紊乱,和其他糖基化途径以及多种糖基化途径紊乱。 对于任何这些疾病都没有有效的治疗方法。
对治疗效果的影响
据报导,哺乳动物糖基化可以改善生物治疗药物的治疗功效。 例如,在HEK 293平台中表达的重组人类的干扰素伽玛(干扰素-γ)的治疗功效针对抗药性卵巢癌细胞系得到改善[7]。
参阅
参考文献
- ^ 1.0 1.1 1.2 Varki A (编). Essentials of Glycobiology 2nd. Cold Spring Harbor Laboratories Press. [2018-11-22]. ISBN 978-0-87969-770-9. (原始内容存档于2016-12-06).
- ^ Jung ST, Kang TH, Kelton W, Georgiou G. Bypassing glycosylation: engineering aglycosylated full-length IgG antibodies for human therapy. Current Opinion in Biotechnology. December 2011, 22 (6): 858–67. PMID 21420850. doi:10.1016/j.copbio.2011.03.002.
- ^ Transgenic plants of Nicotiana tabacum L. express aglycosylated monoclonal antibody with antitumor activity. Biotecnologia Aplicada. 2013 [2018-11-22]. (原始内容存档于2018-08-15).
- ^ Drickamer K, Taylor ME. Introduction to Glycobiology 2nd. Oxford University Press, USA. 2006. ISBN 978-0-19-928278-4.
- ^ Walsh C. Posttranslational Modification of Proteins: Expanding Nature's Inventory. Roberts and Co. Publishers, Englewood, CO. 2006. ISBN 0974707732.
- ^ Jaeken J. Congenital disorders of glycosylation. Handbook of Clinical Neurology. 2013, 113: 1737–43. PMID 23622397. doi:10.1016/B978-0-444-59565-2.00044-7.
- ^ Razaghi A, Villacrés C, Jung V, Mashkour N, Butler M, Owens L, Heimann K. Improved therapeutic efficacy of mammalian expressed-recombinant interferon gamma against ovarian cancer cells. Experimental Cell Research. October 2017, 359 (1): 20–29 [2018-11-23]. PMID 28803068. doi:10.1016/j.yexcr.2017.08.014. (原始内容存档于2019-06-14).
外部链接
- (英文)GlycoEP (页面存档备份,存于互联网档案馆) : In silico Platform for Prediction of N-, O- and C-Glycosites in Eukaryotic Protein Sequences PLoS ONE 8(6): e67008 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)Online textbook of glycobiology with chapters about glycosylation (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)GlyProt: In-silico N-glycosylation of proteins on the web[失效链接]
- (英文)NetNGlyc: The NetNglyc server predicts N-glycosylation sites in human proteins using artificial neural networks that examine the sequence context of Asn-Xaa-Ser/Thr sequons. (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)Supplementary Material of the Book "The Sugar Code" (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)Additional information on glycosylation and figures (页面存档备份,存于互联网档案馆)
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