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膠原蛋白中的羥賴氨酸可以被糖基化修飾。Essays Biochem. 2012; 52: 113–133.

N-糖基化是預(yù)先合成一段核心糖鏈，然后整體轉(zhuǎn)移到受體肽段上；O-糖基化通常是將活化的糖基逐一轉(zhuǎn)移到相應(yīng)殘基上。所以N-糖基化要用到寡糖基轉(zhuǎn)移酶（oligosaccharyltransferase），而O-糖基化用各種糖基轉(zhuǎn)移酶（glycosyltransferases，GT）。

GT的底物是各種活化的糖基。不同糖基的活化方式不同，但都是與核苷酸相連。葡萄糖和半乳糖的活化載體是UDP，甘露糖和巖藻糖是GDP，唾液酸是CMP?；罨^程一般在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，然后由相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白把產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中還有依賴磷酸多萜醇的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑。

活化單糖向高爾基體的轉(zhuǎn)運(yùn)與糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Apr; 3(4): a005199.

高爾基體中含有多種GT和糖苷酶，用于對(duì)N-糖鏈和O-糖鏈進(jìn)行修飾。這些酶分布在不同的區(qū)室中，蛋白質(zhì)在移動(dòng)過程中依次接受不同的修飾。高爾基體膜是動(dòng)態(tài)循環(huán)的，有順行和逆行的囊泡運(yùn)輸。所以酶的分布也是動(dòng)態(tài)的，有時(shí)是重疊的，有些酶還會(huì)循環(huán)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

高爾基體各區(qū)室的糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶。Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Apr; 3(4): a005199.

O-糖基化的分類一般根據(jù)第一個(gè)與肽鏈相連的糖基進(jìn)行。人體的O-聚糖有7種主要類型，其中最常見的是粘蛋白型（mucin-type），第一個(gè)糖基是N-乙酰半乳糖胺（-GalNAc- 1–Ser / Thr）。

人體主要O-聚糖類型。Themedicalbiochemistrypage

Mucin即粘蛋白，在消化道、呼吸道、生殖道等處分泌粘液中含量豐富。粘蛋白中的大量短鏈O-聚糖使其溶液具有粘性。例如在胃和腸的粘膜表明都有一層粘蛋白凝膠構(gòu)成物理屏障，以隔絕消化液對(duì)消化道粘膜的降解破壞。

腸粘膜的組織化學(xué)染色，顯示粘蛋白的屏障作用。Histochem Cell Biol. 2017; 147(2): 119–147.

大多數(shù)O-糖基化從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)開始，不過粘蛋白型是在高爾基體開始的。人類的高爾基體中有20種N-乙酰半乳糖胺轉(zhuǎn)移酶（GalNAc-T），彼此功能重疊，但有細(xì)微的底物特異性差異。這導(dǎo)致某種酶的缺陷只造成輕微的表型，與其它糖基化酶缺陷的嚴(yán)重后果形成鮮明對(duì)比。

粘蛋白在人角膜和結(jié)膜中的表達(dá)。Histochem Cell Biol. 2017; 147(2): 119–147.

引入第一個(gè)糖基后，可繼續(xù)由其它糖基轉(zhuǎn)移酶添加糖基，將糖鏈延長(zhǎng)和分支，形成各種類型的糖鏈。根據(jù)第二個(gè)糖基的種類和連接方式，粘蛋白的糖鏈可進(jìn)一步分為8種核心結(jié)構(gòu)，具有不同的組織特異性和生理功能。

對(duì)粘蛋白來說，添加唾液酸、巖藻糖等是終止信號(hào)。例如，ST6GalNAc-1對(duì)第一個(gè)GalNAc的過早唾液酸化會(huì)導(dǎo)致癌癥相關(guān)結(jié)構(gòu)STn。

哺乳動(dòng)物蛋白O-糖基化途徑。Glycobiology. 2012 Jun; 22(6): 736–756.

O連接的半乳糖主要出現(xiàn)在膠原蛋白中，連接在羥賴氨酸上。賴氨酰羥化酶（EC1.14.11.4）催化-X-Lys-Gly-序列中賴氨酸的羥化，反應(yīng)需要二價(jià)鐵離子、α-酮戊二酸、O2和抗壞血酸。

膠原蛋白螺旋結(jié)構(gòu)域中的一些羥賴氨酸可以進(jìn)行O-糖基化，產(chǎn)生G-Hyl（半乳糖基羥賴氨酸）和GG-Hyl（葡糖基半乳糖基羥賴氨酸）。這些反應(yīng)分別由GT（EC 2.4.1.50）和GGT（EC 2.4.1.66）催化，以UDP活化的單糖為供體。這些反應(yīng)都發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在膠原三股螺旋形成之前。這與粘蛋白正好是兩個(gè)極端。

人I型膠原螺旋結(jié)構(gòu)域中Lys的分布和糖基化。Essays Biochem. 2012; 52: 113–133.

羥賴氨酸的糖基化與骨骼鈣化有關(guān)，糖基化缺陷可導(dǎo)致成骨不全、骨質(zhì)疏松等疾病。此外還有人認(rèn)為糖基化與膠原的交聯(lián)、重塑、膠原-細(xì)胞相互作用等生物過程相關(guān)。膠原糖基化的具體情況在不同組織及生理、病理情況下變動(dòng)很大，還有很多機(jī)制尚未闡明。

更為重要的是O-GlcNAc修飾，參與多種代謝和基因表達(dá)調(diào)控，與多種重要生理過程相關(guān)。這方面內(nèi)容將在下一篇文章中介紹。