【摘要】 深度解读蛋白质糖基化机制、N/O-连接聚糖结构差异及糖蛋白组学技术进展。涵盖糖基化在癌症、免疫疾病中的调控作用，为疾病诊断提供新思路。

蛋白质糖基化是生物体内广泛存在的关键修饰机制，通过碳水化合物与多肽链的共价结合，调控蛋白质结构与功能。这一非模板化过程由糖基转移酶和寡糖转移酶协同完成，直接影响细胞通讯、免疫应答及疾病发生。本文系统解析糖基化类型、功能及糖蛋白组学研究进展，为疾病诊断与治疗提供理论支撑。

 

一、糖基化核心机制与生物学意义

蛋白质糖基化包含N-连接​（靶向天冬酰胺）、O-连接​（靶向丝氨酸/苏氨酸）和C-连接​（靶向色氨酸）三种主要途径（图1a）。其中，N-连接和O-连接聚糖在哺乳动物中研究最为深入，其结构多样性通过"宏观异质性"（糖基化位点有无）和"微异质性"（单糖排列差异）体现。

图1: 哺乳动物系统中观察到的蛋白质糖基化类别和常见聚糖

注：糖基化通过调控细胞表面蛋白稳定性，参与白细胞归巢、宿主-病原体互作等关键过程。糖基化异常已被证实与癌症、神经退行性疾病密切相关。

 

二、聚糖分类与结构特征

1.N-连接聚糖

  • 少甘露糖型：含1-3个甘露糖核心
  • 寡甘露糖型：末端分支仅含甘露糖
  • 复合型/杂合型：含半乳糖、岩藻糖等修饰（图1b）

2.​O-连接聚糖

已发现8种核心结构，以GalNAc为连接基点，通过分支差异调控粘蛋白功能。代谢低聚糖工程技术可引入炔烃等化学基团，实现特异性标记。

 

三、糖蛋白组学研究方法与技术突破

传统糖组学聚焦游离聚糖分析，而完整糖肽分析技术通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS），在单次实验中实现：

  • 糖基化位点精确定位
  • 组织/细胞特异性糖型图谱构建
  • 疾病标志物筛选（如癌症相关岩藻糖基化）
    该技术突破为解析糖基化在生理/病理中的动态调控提供高精度工具。

 

四、糖基化与疾病关联研究进展

临床研究表明：

1.肿瘤微环境中O-GlcNAc修饰异常驱动转移

2.精神分裂症患者脑脊液N-糖基化谱显著改变

3.岩藻糖基化缺失导致先天性免疫缺陷
基于糖蛋白组学的诊断试剂开发（如血清IgG糖型检测）已进入临床转化阶段。

 

参考文献：1.Bagdonaite, I., Malaker, S.A., Polasky, D.A. et al. Glycoproteomics. Nat Rev Methods Primers 2, 48 (2022). https://doi.org/10.1038/s43586-022-00128-4.

 

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