蛋白糖基化修飾及其分析方法簡介

1.糖基化定義

糖基化是在酶的控制下，蛋白質或脂質附加上糖類的過程，發生于內質網和高爾基體等部位。在糖基轉移酶作用下將糖轉移至蛋白質，和蛋白質上的氨基酸殘基共價結合。蛋白質經過糖基化作用，形成糖蛋白。糖基化是對蛋白的重要的修飾作用，有調節蛋白質功能作用。糖基化的結果使不同的蛋白質打上不同的標記，改變多肽的構象和增加蛋白質的穩定性。

蛋白糖基化
2.糖基化修飾的作用及類型

作為一種普遍存在的翻譯后修飾，蛋白質糖基化影響蛋白的功能，在許多生物過程中起著重要的作用，如免疫保護、病毒的復制、細胞生長、細胞與細胞之間的黏附、炎癥的產生等。很多蛋白，如轉錄因子、熱休克蛋白、核小孔蛋白、RNA聚合酶Ⅱ、致癌基因翻譯產物、酶等，都發現了糖基化這種翻譯后修飾方式。

糖基化的作用可概括為3點：①使蛋白質能夠抵抗消化酶的作用；②賦予蛋白質傳導信號的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。糖基一般連接在4種氨基酸上，分為兩種：N-連接的糖基化（N-linked glycosylation）：與天冬酰胺殘基的NH?連接，連接的糖為N-乙酰葡糖胺；O-連接的糖基化（O-linked glycosylation）：與Ser、Thr和Hyp的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進行O-連接的糖基化。

N-連接和O-連接的糖基化
3.蛋白質的糖基化分析

蛋白質的糖基化分析主要包括以下幾個方面：糖基化是否發生；在哪里發生了糖基化；糖基化的類型是什么；糖鏈中各種糖的種類和含量；糖鏈的一級結構等。應用于糖鏈結構解析方面的質譜技術和核磁共振技術，各種技術有其各自優缺點，在應用中可以互補。目前糖分析的研究技術主要分為兩大部分：分離富集親和技術、糖蛋白鑒定/糖基化位點確定方法。其中分離富集親和技術包括：①凝集素親和技術；②肼化學富集法；③親水色譜法；④β- 消除米氏加成反應，糖蛋白鑒定 / 糖基化位點的確定方法包括：① PNGase F酶法；②Endo H酶法；③三氟甲基磺酸(trifluoromethananesulphonic acid，TFMS)法。以下著重介紹一下分析糖鏈結構的質譜法和核磁共振法。

（1） 質譜法

經典質譜分析技術通常采用酶法或者化學的方法把糖鏈與肽鏈分開，再分別在氨基酸序列水平或者糖鏈水平進行進一步的分析。有研究采用膜上樣品直接質譜分析技術，這種技術需要的樣品量小，因此1個2-D膠上的蛋白質點可以被分為若干份進行處理，一部分用蛋白酶進行酶解，用于蛋白質的鑒定，另一部分用糖苷酶進行酶解，用于寡糖鏈結構的研究，再將這兩部分結合起來，就可以得到糖肽的信息。

(2) 核磁共振法(NMR)

目前，NMR技術已成為糖鏈立體化學結構分析的方法之一，可確定糖鏈的構型、連接位置、分支和微觀多樣性。Kogelberg等從人乳中分離出一種未果糖型和3種不同果糖型的寡糖。通過ES-MS和NMR的結合使用確定其結構特點，通過ES-MS/MS分析闡明其分支類型、 血型相關劉易斯決定簇、部分序列和寡糖鏈連接情況，然后通過甲基化分析和1H-NMR確定其全序列。再鑒定出三種新的糖鏈結構:未果糖結構，單果糖結構和三果糖結構。但NMR測定糖的訊號峰重疊嚴重，解析較難，靈敏度不高，而且多維NMR需要毫克級樣品，這對多數糖復合物中的微量糖鏈是很難達到的。

4.小結

蛋白質糖基化是溝通蛋白質和糖這二大類生物大分子的橋梁。在蛋白質組學水平進行蛋白質糖基化研究有助于認識蛋白質糖基化發生、發展的規律及其在整個生命過程中的生物學意義，有助于從基因組-蛋白組-糖組這樣一個宏觀的綜合的層面上觀察分析生命現象，達到對生命現象更本質的認識，進而有助于發病機制的闡明，為疾病的早期診斷、治療等提供指導。