結構生物化學/蛋白質/O-連線的β-N-乙醯氨基葡萄糖 (O-GlcNAc) 對蛋白質的 O-GlcNAc 修飾
β-連線的 N-乙醯氨基葡萄糖也稱為 O-GlcNAc。它是一種細胞內碳水化合物，在核仁和細胞質中動態修飾蛋白質，位於絲氨酸和蘇氨酸殘基上 (Hart)。O-GlcNAc 的調節依賴於兩種酶 OGT 和 O-GlcNAcase (Hart)。O-GlcNAc 與許多形式的蛋白質糖基化的區別在於：a) O-GlcNAc 修飾僅發生在細胞質和細胞核中 b) 它不是一個延伸的結構 c) 它在蛋白質的一生中多次被新增和移除 (Hart)。它於 1983 年被發現 (Hart)。它存在於所有多細胞生物中，但不包括酵母，例如釀酒酵母 (Hart)。
O-GlcNAc 修飾與其他形式的蛋白質糖基化相比，與磷酸化有更多相似之處。事實上，O-GlcNAc 和 O-磷酸之間的相互作用，蛋白質磷酸酶 1 催化亞基 (PP1c)。去除 O-磷酸的酶也調節 OGT。這表明該酶可以去除磷酸基團並新增 O-GlcNAc。單糖 B-N-乙醯氨基葡萄糖 (GlcNAc) 透過 O-連線的糖苷鍵連線到絲氨酸/蘇氨酸殘基。
如紐約州基礎研究與發育障礙研究所神經化學系發表的文章所述，O-GlcNAc 修飾的調節已被證明是阿爾茨海默病患者的一個重要因素。(F.Liu, K.Iqbal, I.Grundke-Iqbal, G.W. Hart, and Cheng-Xin Gong) 一種微管相關蛋白 Tau，“在阿爾茨海默病患者的大腦中過度磷酸化並聚整合神經原纖維纏結”。[1]Tau 蛋白透過上一段所述的過程被 O-GlcNAc 修飾。Tau 的磷酸化位點特異性在體外和體內都被調節。實驗表明，當 O-GlcNAc 水平發生變化時，會發生相反的影響。
該實驗測試了葡萄糖減少導致 O-GlcNAc 修飾減少的影響。小鼠禁食 48 小時，導致大腦葡萄糖供應減少。小鼠的環境是在一個防止食糞的籠子裡。細胞內 UDP-葡萄糖的濃度減少，從而導致 O-GlcNAc 修飾的蛋白質減少。在實驗中，使用抗 GlcNAcyl 抗體進行 I(125) Western blot。[2]Tau 磷酸化增加，表明 Tau 磷酸化與 O-GlcNAc 修飾之間存在總體逆向調節。由於大腦中 Tau O-GlcNAc 修飾減少，小鼠大腦神經絲的 Tau 磷酸化水平增加。這是由於葡萄糖攝取和利用不足造成的。
從 UDP-GlcNAc 底物將 O-GlcNAc 連線到絲氨酸或蘇氨酸殘基形成 β-糖苷鍵的催化劑是 O-GlcNAc 轉移酶 (OGT) (Hart)。哺乳動物似乎只有一個基因催化 OGT。OGT 與胚胎幹細胞的生存能力之間存在依賴關係。在哺乳動物細胞中，沒有 O-GlcNAc 修飾是致命的 (Hart)。OGT 的複雜調節尚未明確定義。但已發現 OGT 被 O-GlcNAc 修飾和磷酸化 (Hart)。
核質 β-N-乙醯氨基葡萄糖苷酶 (O-GlcNAc 酶) 是一種從蛋白質中去除 O-GlcNAc 的酶 (Hart)。
1-2.^ Fei Liu*, Khalid Iqbal*, Inge Grundke-Iqbal*, Gerald W. Hart†, and Cheng-Xin Gong*‡ "O-GlcNAcylation regulates phosphorylation of tau: A mechanism involved in Alzheimer’s disease", *Department of Neurochemistry, New York State Institute for Basic Research in Developmental Disabilities; and †Department of Biological Chemistry, The Johns Hopkins University School of Medicine, 2004.
3.Hart, Gerald and Akimoto, Yoshihiro. 糖生物學基礎。2009 年。