結構生物化學/蛋白質/蛋白質糖基化
在翻譯後，蛋白質可以透過一個稱為“糖基化”的過程，透過糖苷鍵與碳水化合物基團（糖）連線，從而進一步修飾。新形成的分子稱為“糖蛋白”。在此過程中可能發生兩種型別的糖苷鍵，稱為N-連線和O-連線。
N-連線：天冬醯胺側鏈上的氮原子連線到糖。該序列可以是Asn-X-Ser或Asn-X-Thr，其中X可以是除脯氨酸以外的任何氨基酸。
O-連線：絲氨酸或蘇氨酸氨基酸側鏈上的氧原子連線到糖。
蛋白質在從細胞分泌時經常被糖基化。糖基化蛋白主要存在於血清中。作為細胞膜的組成部分之一，它們負責細胞之間的結合，甚至精子和卵子的結合。
蛋白質糖基化是在內質網（內質網）和細胞的高爾基體中進行的酶定向化學反應。[1] 內質網中的普遍糖基化有助於蛋白質摺疊，而高爾基體中的糖基化告訴蛋白質應該去哪裡。附著在內質網膜胞質表面上的核糖體合成蛋白質。然後，肽鏈被送入內質網腔。存在N-連線和O-連線的糖基化過程。這取決於糖蛋白中的糖是連線到氨基酸天冬醯胺的醯胺氮上，還是連線到絲氨酸或蘇氨酸側鏈的氧上。N-連線糖基化發生在內質網和高爾基體中，而O-連線糖基化只發生在高爾基體中。在高爾基體中，糖基化蛋白從碳水化合物中衍生出來，改變形狀以繼續在高爾基體中發揮作用。從糖蛋白中衍生的蛋白質擴散到囊泡中，並根據氨基酸序列和三維結構指示的訊號被運輸到不同的位置。
N-連線糖基化主要發生在真核生物和古細菌中，但在細菌中很少見。當包含 2 個 N-乙醯氨基葡萄糖分子、3 個葡萄糖和 9 個甘露糖的 14 個糖鏈連線到目標蛋白中的天冬醯胺氨基酸時，反應會攜帶多萜醇分子並將其送入內質網腔。N-連線寡糖有兩種：高甘露糖寡糖和複合寡糖。高甘露糖寡糖是 2 個 N-乙醯氨基葡萄糖分子和許多數量的甘露糖殘基連線在一起的組合。這是最常見的鏈。複合寡糖是任意數量和任意型別糖類連線在一起的組合。兩種型別的修飾都取決於高爾基體中修飾蛋白的可及性。如果寡糖不可及，那麼高甘露糖將不會被裂解以進行進一步的修飾。
胞質不是蛋白質糖基化的場所，因為糖和複雜的酶儲存在內質網腔側，因此蛋白質在上述情況下不會被糖基化。
糖基化可以避免原始蛋白質發生錯誤摺疊。許多蛋白質除非經歷糖基化，否則無法正確摺疊。它還能提高蛋白質結構在血液中的穩定性，使其不會像那些未糖基化蛋白那樣快地降解。例如，在蛋白質中天冬醯胺醯胺氮上連線的糖蛋白具有更高的穩定性。這種型別的 N-連線糖基化發生在蛋白質序列 Asn-X-Thr 或 Asn-X-Ser 出現時。在這種情況下，X 可以是除脯氨酸以外的任何氨基酸。糖基化有助於細胞之間的粘附。這種細胞間粘附機制在免疫系統細胞中尤其重要。[2]
糖基化先天性疾病是由糖基化錯誤引起的疾病型別。I-細胞病就是這種先天性疾病的一個例子。溶酶體包含未消化的糖胺聚糖和糖脂，因為包含甘露糖殘基的負責酶被漏掉了，無法降解它們。換句話說，酶中的甘露糖殘基沒有被修飾，因此它們無法降解糖胺聚糖和糖脂。尿液和血液中也含有高濃度的此類酶。由於這個錯誤，碳水化合物和糖胺聚糖會越來越多地積累，最終導致患者出現病理狀況。
糖基化是蛋白質的翻譯後修飾，它根據糖基在蛋白質上的位置以及糖基在蛋白質摺疊過程中被引入的時機影響蛋白質的三級結構。“糖基化對蛋白質穩定性的熱力學貢獻取決於碳水化合物和蛋白質部分的性質。”[3] 糖基化穩定性取決於糖基在蛋白質中的位置。此外，研究表明，與連線到蛋白質上的寡糖的性質相比，寡糖的大小對蛋白質結構結果的影響不是一個那麼重要的因素。在蛋白質高度結構化的區域，糖基化會使該區域不穩定，而在高度靈活的區域，糖基化會使該區域穩定。此外，如果在蛋白質摺疊開始之前新增糖基，它們會使區域保持膨脹，或者如果在蛋白質摺疊序列中後期新增糖基，它們會使整體蛋白質的大小變得緊湊。糖基化通常會導致摺疊蛋白質的柔性降低。糖基化帶來的穩定性類似於分子擁擠和侷限性，但與這些其他效應相比，對摺疊轉變溫度的影響很小。然而，據推測，糖基化帶來的穩定性在擁擠的分子環境中會增加，但這還沒有得到證實。[4]
在醫學領域中，促紅細胞生成素（EPO）是糖蛋白的一個典型例子，其發揮了重要作用。這種糖蛋白改善了治療貧血症，尤其是癌症化療引起的貧血症。它由腎臟分泌，刺激紅細胞的生成。EPO 由 165 個氨基酸組成。它在天冬醯胺殘基處進行 N-糖基化，在絲氨酸殘基處進行 O-糖基化。它的碳水化合物含量佔重量的 40%。與未糖基化的蛋白質相比，糖基化增強了蛋白質在血液中的穩定性，因為未糖基化的蛋白質只有大約 10% 的生物活性。這是因為蛋白質會被腎臟迅速從血液中清除。雖然重組人 EPO 有助於治療貧血症，但運動員也濫用它來增加紅細胞數量和氧氣攜帶能力。然而，現代藥物檢測通常可以區分天然 EPO 和人造 EPO。
^ "糖基化"。WikiAnswer。2008 年 11 月 18 日 <http://www.answers.com/topic/glycosylation>。
^ Berg, Jeremy M. 生物化學。第 11 卷，第 5 版。W. H. FREEMAN AND COMPANY，2002 年。2008 年 11 月 18 日 <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgicall=bv.View..ShowSection&rid=stryer.section.1531>。
^ Shental-Bechor, Dalit 和 Yaakov Levy。“糖蛋白摺疊：邁向理解糖基化密碼的生物物理學”。《結構生物學當前觀點》第 19 卷第 5 期（2009）：524-33。ScienceDirect。ScienceDirect 託管在 sciencedirect.com，2009 年 8 月 3 日。網路。2010 年 11 月 18 日。<http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VS6-4WXB0TR-1&_user=4429&_coverDate=10/31/2009&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_origin=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1544098611&_rerunOrigin=scholar.google&_acct=C000059602&_version=1&_urlVersion=0&_userid=4429&md5=a765dd3a8802eb65ce9845386c179fc0&searchtype=a>。