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膠原蛋白中的羥賴氨酸可以被糖基化修飾。Essays Biochem. 2012; 52: 113–133.

N-糖基化是預先合成一段核心糖鏈，然后整體轉(zhuǎn)移到受體肽段上；O-糖基化通常是將活化的糖基逐一轉(zhuǎn)移到相應殘基上。所以N-糖基化要用到寡糖基轉(zhuǎn)移酶（oligosaccharyltransferase），而O-糖基化用各種糖基轉(zhuǎn)移酶（glycosyltransferases，GT）。

GT的底物是各種活化的糖基。不同糖基的活化方式不同，但都是與核苷酸相連。葡萄糖和半乳糖的活化載體是UDP，甘露糖和巖藻糖是GDP，唾液酸是CMP?；罨^程一般在細胞質(zhì)中進行，然后由相應的轉(zhuǎn)運蛋白把產(chǎn)物轉(zhuǎn)運到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中還有依賴磷酸多萜醇的轉(zhuǎn)運途徑。

活化單糖向高爾基體的轉(zhuǎn)運與糖基轉(zhuǎn)移反應。Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Apr; 3(4): a005199.

高爾基體中含有多種GT和糖苷酶，用于對N-糖鏈和O-糖鏈進行修飾。這些酶分布在不同的區(qū)室中，蛋白質(zhì)在移動過程中依次接受不同的修飾。高爾基體膜是動態(tài)循環(huán)的，有順行和逆行的囊泡運輸。所以酶的分布也是動態(tài)的，有時是重疊的，有些酶還會循環(huán)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

高爾基體各區(qū)室的糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶。Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Apr; 3(4): a005199.

O-糖基化的分類一般根據(jù)第一個與肽鏈相連的糖基進行。人體的O-聚糖有7種主要類型，其中最常見的是粘蛋白型（mucin-type），第一個糖基是N-乙酰半乳糖胺（-GalNAc- 1–Ser / Thr）。

人體主要O-聚糖類型。Themedicalbiochemistrypage

Mucin即粘蛋白，在消化道、呼吸道、生殖道等處分泌粘液中含量豐富。粘蛋白中的大量短鏈O-聚糖使其溶液具有粘性。例如在胃和腸的粘膜表明都有一層粘蛋白凝膠構(gòu)成物理屏障，以隔絕消化液對消化道粘膜的降解破壞。

腸粘膜的組織化學染色，顯示粘蛋白的屏障作用。Histochem Cell Biol. 2017; 147(2): 119–147.

大多數(shù)O-糖基化從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)開始，不過粘蛋白型是在高爾基體開始的。人類的高爾基體中有20種N-乙酰半乳糖胺轉(zhuǎn)移酶（GalNAc-T），彼此功能重疊，但有細微的底物特異性差異。這導致某種酶的缺陷只造成輕微的表型，與其它糖基化酶缺陷的嚴重后果形成鮮明對比。

粘蛋白在人角膜和結(jié)膜中的表達。Histochem Cell Biol. 2017; 147(2): 119–147.

引入第一個糖基后，可繼續(xù)由其它糖基轉(zhuǎn)移酶添加糖基，將糖鏈延長和分支，形成各種類型的糖鏈。根據(jù)第二個糖基的種類和連接方式，粘蛋白的糖鏈可進一步分為8種核心結(jié)構(gòu)，具有不同的組織特異性和生理功能。

對粘蛋白來說，添加唾液酸、巖藻糖等是終止信號。例如，ST6GalNAc-1對第一個GalNAc的過早唾液酸化會導致癌癥相關結(jié)構(gòu)STn。

哺乳動物蛋白O-糖基化途徑。Glycobiology. 2012 Jun; 22(6): 736–756.

O連接的半乳糖主要出現(xiàn)在膠原蛋白中，連接在羥賴氨酸上。賴氨酰羥化酶（EC1.14.11.4）催化-X-Lys-Gly-序列中賴氨酸的羥化，反應需要二價鐵離子、α-酮戊二酸、O2和抗壞血酸。

膠原蛋白螺旋結(jié)構(gòu)域中的一些羥賴氨酸可以進行O-糖基化，產(chǎn)生G-Hyl（半乳糖基羥賴氨酸）和GG-Hyl（葡糖基半乳糖基羥賴氨酸）。這些反應分別由GT（EC 2.4.1.50）和GGT（EC 2.4.1.66）催化，以UDP活化的單糖為供體。這些反應都發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在膠原三股螺旋形成之前。這與粘蛋白正好是兩個極端。

人I型膠原螺旋結(jié)構(gòu)域中Lys的分布和糖基化。Essays Biochem. 2012; 52: 113–133.

羥賴氨酸的糖基化與骨骼鈣化有關，糖基化缺陷可導致成骨不全、骨質(zhì)疏松等疾病。此外還有人認為糖基化與膠原的交聯(lián)、重塑、膠原-細胞相互作用等生物過程相關。膠原糖基化的具體情況在不同組織及生理、病理情況下變動很大，還有很多機制尚未闡明。

更為重要的是O-GlcNAc修飾，參與多種代謝和基因表達調(diào)控，與多種重要生理過程相關。這方面內(nèi)容將在下一篇文章中介紹。