结构生物化学/蛋白质/O-连接的β-N-乙酰氨基葡萄糖 (O-GlcNAc) 对蛋白质的 O-GlcNAc 修饰
β-连接的 N-乙酰氨基葡萄糖也称为 O-GlcNAc。它是一种细胞内碳水化合物，在核仁和细胞质中动态修饰蛋白质，位于丝氨酸和苏氨酸残基上 (Hart)。O-GlcNAc 的调节依赖于两种酶 OGT 和 O-GlcNAcase (Hart)。O-GlcNAc 与许多形式的蛋白质糖基化的区别在于：a) O-GlcNAc 修饰仅发生在细胞质和细胞核中 b) 它不是一个延伸的结构 c) 它在蛋白质的一生中多次被添加和移除 (Hart)。它于 1983 年被发现 (Hart)。它存在于所有多细胞生物中，但不包括酵母，例如酿酒酵母 (Hart)。
O-GlcNAc 修饰与其他形式的蛋白质糖基化相比，与磷酸化有更多相似之处。事实上，O-GlcNAc 和 O-磷酸之间的相互作用，蛋白质磷酸酶 1 催化亚基 (PP1c)。去除 O-磷酸的酶也调节 OGT。这表明该酶可以去除磷酸基团并添加 O-GlcNAc。单糖 B-N-乙酰氨基葡萄糖 (GlcNAc) 通过 O-连接的糖苷键连接到丝氨酸/苏氨酸残基。
如纽约州基础研究与发育障碍研究所神经化学系发表的文章所述，O-GlcNAc 修饰的调节已被证明是阿尔茨海默病患者的一个重要因素。(F.Liu, K.Iqbal, I.Grundke-Iqbal, G.W. Hart, and Cheng-Xin Gong) 一种微管相关蛋白 Tau，“在阿尔茨海默病患者的大脑中过度磷酸化并聚集成神经原纤维缠结”。[1]Tau 蛋白通过上一段所述的过程被 O-GlcNAc 修饰。Tau 的磷酸化位点特异性在体外和体内都被调节。实验表明，当 O-GlcNAc 水平发生变化时，会发生相反的影响。
该实验测试了葡萄糖减少导致 O-GlcNAc 修饰减少的影响。小鼠禁食 48 小时，导致大脑葡萄糖供应减少。小鼠的环境是在一个防止食粪的笼子里。细胞内 UDP-葡萄糖的浓度减少，从而导致 O-GlcNAc 修饰的蛋白质减少。在实验中，使用抗 GlcNAcyl 抗体进行 I(125) Western blot。[2]Tau 磷酸化增加，表明 Tau 磷酸化与 O-GlcNAc 修饰之间存在总体逆向调节。由于大脑中 Tau O-GlcNAc 修饰减少，小鼠大脑神经丝的 Tau 磷酸化水平增加。这是由于葡萄糖摄取和利用不足造成的。
从 UDP-GlcNAc 底物将 O-GlcNAc 连接到丝氨酸或苏氨酸残基形成 β-糖苷键的催化剂是 O-GlcNAc 转移酶 (OGT) (Hart)。哺乳动物似乎只有一个基因催化 OGT。OGT 与胚胎干细胞的生存能力之间存在依赖关系。在哺乳动物细胞中，没有 O-GlcNAc 修饰是致命的 (Hart)。OGT 的复杂调节尚未明确定义。但已发现 OGT 被 O-GlcNAc 修饰和磷酸化 (Hart)。
核质 β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶 (O-GlcNAc 酶) 是一种从蛋白质中去除 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. 糖生物学基础。2009 年。