高尔基体各区室的糖基转移酶和糖苷酶。Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Apr

O-糖基化的分类一般根据第一个与肽链相连的糖基进行。人体的O-聚糖有7种主要类型，其中最常见的是粘蛋白型（mucin-type），第一个糖基是N-乙酰半乳糖胺（-GalNAc- 1–Ser / Thr）。

人体主要O-聚糖类型。Themedicalbiochemistrypage

Mucin即粘蛋白，在消化道、呼吸道、生殖道等处分泌粘液中含量丰富。粘蛋白中的大量短链O-聚糖使其溶液具有粘性。例如在胃和肠的粘膜表明都有一层粘蛋白凝胶构成物理屏障，以隔绝消化液对消化道粘膜的降解破坏。

肠粘膜的组织化学染色，显示粘蛋白的屏障作用。Histochem Cell Biol. 2017; 147(2)

大多数O-糖基化从内质网开始，不过粘蛋白型是在高尔基体开始的。人类的高尔基体中有20种N-乙酰半乳糖胺转移酶（GalNAc-T），彼此功能重叠，但有细微的底物特异性差异。这导致某种酶的缺陷只造成轻微的表型，与其它糖基化酶缺陷的严重后果形成鲜明对比。

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

引入第一个糖基后，可继续由其它糖基转移酶添加糖基，将糖链延长和分支，形成各种类型的糖链。根据第二个糖基的种类和连接方式，粘蛋白的糖链可进一步分为8种核心结构，具有不同的组织特异性和生理功能。

对粘蛋白来说，添加唾液酸、岩藻糖等是终止信号。例如，ST6GalNAc-1对第一个GalNAc的过早唾液酸化会导致癌症相关结构STn。

哺乳动物蛋白O-糖基化途径。Glycobiology. 2012 Jun; 22(6): 736–756.

O连接的半乳糖主要出现在胶原蛋白中，连接在羟赖氨酸上。赖氨酰羟化酶（EC1.14.11.4）催化-X-Lys-Gly-序列中赖氨酸的羟化，反应需要二价铁离子、α-酮戊二酸、O2和抗坏血酸。

胶原蛋白螺旋结构域中的一些羟赖氨酸可以进行O-糖基化，产生G-Hyl（半乳糖基羟赖氨酸）和GG-Hyl（葡糖基半乳糖基羟赖氨酸）。这些反应分别由GT（EC 2.4.1.50）和GGT（EC 2.4.1.66）催化，以UDP活化的单糖为供体。这些反应都发生在内质网，在胶原三股螺旋形成之前。这与粘蛋白正好是两个极端。

人I型胶原螺旋结构域中Lys的分布和糖基化。Essays Biochem. 2012; 52: 113–133.

羟赖氨酸的糖基化与骨骼钙化有关，糖基化缺陷可导致成骨不全、骨质疏松等疾病。此外还有人认为糖基化与胶原的交联、重塑、胶原-细胞相互作用等生物过程相关。胶原糖基化的具体情况在不同组织及生理、病理情况下变动很大，还有很多机制尚未阐明。

更为重要的是O-GlcNAc修饰，参与多种代谢和基因表达调控，与多种重要生理过程相关。这方面内容将在下一篇文章中介绍。

参考文献：

1. Mitsuo Yamauchi, et al. Lysine post-translational modifications of collagen. Essays Biochem. 2012; 52: 113–133.

2. Pamela Stanley. Golgi Glycosylation. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Apr; 3(4): a005199.

3. Eric P Bennett, et al. Control of mucin-type O-glycosylation: A classification of the polypeptide GalNAc-transferase gene family. Glycobiology. 2012 Jun; 22(6): 736–756.

4. Anthony Corfield. Eukaryotic protein glycosylation: a primer for histochemists and cell biologists. Histochem Cell Biol. 2017; 147(2): 119–147.返回搜狐，查看更多