结构生物化学/蛋白质/蛋白质糖基化
在翻译后，蛋白质可以通过一个称为“糖基化”的过程，通过糖苷键与碳水化合物基团（糖）连接，从而进一步修饰。新形成的分子称为“糖蛋白”。在此过程中可能发生两种类型的糖苷键，称为N-连接和O-连接。
N-连接：天冬酰胺侧链上的氮原子连接到糖。该序列可以是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-连接：丝氨酸或苏氨酸氨基酸侧链上的氧原子连接到糖。
蛋白质在从细胞分泌时经常被糖基化。糖基化蛋白主要存在于血清中。作为细胞膜的组成部分之一，它们负责细胞之间的结合，甚至精子和卵子的结合。
蛋白质糖基化是在内质网（内质网）和细胞的高尔基体中进行的酶定向化学反应。[1] 内质网中的普遍糖基化有助于蛋白质折叠，而高尔基体中的糖基化告诉蛋白质应该去哪里。附着在内质网膜胞质表面上的核糖体合成蛋白质。然后，肽链被送入内质网腔。存在N-连接和O-连接的糖基化过程。这取决于糖蛋白中的糖是连接到氨基酸天冬酰胺的酰胺氮上，还是连接到丝氨酸或苏氨酸侧链的氧上。N-连接糖基化发生在内质网和高尔基体中，而O-连接糖基化只发生在高尔基体中。在高尔基体中，糖基化蛋白从碳水化合物中衍生出来，改变形状以继续在高尔基体中发挥作用。从糖蛋白中衍生的蛋白质扩散到囊泡中，并根据氨基酸序列和三维结构指示的信号被运输到不同的位置。
N-连接糖基化主要发生在真核生物和古细菌中，但在细菌中很少见。当包含 2 个 N-乙酰氨基葡萄糖分子、3 个葡萄糖和 9 个甘露糖的 14 个糖链连接到目标蛋白中的天冬酰胺氨基酸时，反应会携带多萜醇分子并将其送入内质网腔。N-连接寡糖有两种：高甘露糖寡糖和复合寡糖。高甘露糖寡糖是 2 个 N-乙酰氨基葡萄糖分子和许多数量的甘露糖残基连接在一起的组合。这是最常见的链。复合寡糖是任意数量和任意类型糖类连接在一起的组合。两种类型的修饰都取决于高尔基体中修饰蛋白的可及性。如果寡糖不可及，那么高甘露糖将不会被裂解以进行进一步的修饰。
胞质不是蛋白质糖基化的场所，因为糖和复杂的酶存储在内质网腔侧，因此蛋白质在上述情况下不会被糖基化。
糖基化可以避免原始蛋白质发生错误折叠。许多蛋白质除非经历糖基化，否则无法正确折叠。它还能提高蛋白质结构在血液中的稳定性，使其不会像那些未糖基化蛋白那样快地降解。例如，在蛋白质中天冬酰胺酰胺氮上连接的糖蛋白具有更高的稳定性。这种类型的 N-连接糖基化发生在蛋白质序列 Asn-X-Thr 或 Asn-X-Ser 出现时。在这种情况下，X 可以是除脯氨酸以外的任何氨基酸。糖基化有助于细胞之间的粘附。这种细胞间粘附机制在免疫系统细胞中尤其重要。[2]
糖基化先天性疾病是由糖基化错误引起的疾病类型。I-细胞病就是这种先天性疾病的一个例子。溶酶体包含未消化的糖胺聚糖和糖脂，因为包含甘露糖残基的负责酶被漏掉了，无法降解它们。换句话说，酶中的甘露糖残基没有被修饰，因此它们无法降解糖胺聚糖和糖脂。尿液和血液中也含有高浓度的此类酶。由于这个错误，碳水化合物和糖胺聚糖会越来越多地积累，最终导致患者出现病理状况。
糖基化是蛋白质的翻译后修饰，它根据糖基在蛋白质上的位置以及糖基在蛋白质折叠过程中被引入的时机影响蛋白质的三级结构。“糖基化对蛋白质稳定性的热力学贡献取决于碳水化合物和蛋白质部分的性质。”[3] 糖基化稳定性取决于糖基在蛋白质中的位置。此外，研究表明，与连接到蛋白质上的寡糖的性质相比，寡糖的大小对蛋白质结构结果的影响不是一个那么重要的因素。在蛋白质高度结构化的区域，糖基化会使该区域不稳定，而在高度灵活的区域，糖基化会使该区域稳定。此外，如果在蛋白质折叠开始之前添加糖基，它们会使区域保持膨胀，或者如果在蛋白质折叠序列中后期添加糖基，它们会使整体蛋白质的大小变得紧凑。糖基化通常会导致折叠蛋白质的柔性降低。糖基化带来的稳定性类似于分子拥挤和局限性，但与这些其他效应相比，对折叠转变温度的影响很小。然而，据推测，糖基化带来的稳定性在拥挤的分子环境中会增加，但这还没有得到证实。[4]
在医学领域中，促红细胞生成素（EPO）是糖蛋白的一个典型例子，其发挥了重要作用。这种糖蛋白改善了治疗贫血症，尤其是癌症化疗引起的贫血症。它由肾脏分泌，刺激红细胞的生成。EPO 由 165 个氨基酸组成。它在天冬酰胺残基处进行 N-糖基化，在丝氨酸残基处进行 O-糖基化。它的碳水化合物含量占重量的 40%。与未糖基化的蛋白质相比，糖基化增强了蛋白质在血液中的稳定性，因为未糖基化的蛋白质只有大约 10% 的生物活性。这是因为蛋白质会被肾脏迅速从血液中清除。虽然重组人 EPO 有助于治疗贫血症，但运动员也滥用它来增加红细胞数量和氧气携带能力。然而，现代药物检测通常可以区分天然 EPO 和人造 EPO。
^ "糖基化"。WikiAnswer。2008 年 11 月 18 日 <http://www.answers.com/topic/glycosylation>。
^ Berg, Jeremy M. 生物化学。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。“糖蛋白折叠：迈向理解糖基化密码的生物物理学”。《结构生物学当前观点》第 19 卷第 5 期（2009）：524-33。ScienceDirect。ScienceDirect 托管在 sciencedirect.com，2009 年 8 月 3 日。网络。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>。