266: 寡糖转移酶（Oligosaccharyltransferase）

Author: David S. Goodsell Translator: 于 健（PDBj）

寡糖转移酶，糖基化脂质的末端以黄色显示，内质网膜以灰色示意。
寡糖转移酶，糖基化脂质的末端以黄色显示，内质网膜以灰色示意。 你可以从 这里下载高质量的TIFF图片。

几乎所有的活细胞都被一层复杂的碳水化合物（carbohydrate）包裹着。它们是由几种类型的单糖以无数不同的方式连接在一起。这种碳水化合物涂层在细胞的生活中起着许多重要作用。这种糖衣扮演着各种角色，对细胞生命很重要。例如，在一些结构中，碳水化合物是笨重的，形成一个保护罩，控制进入细胞表面。分泌蛋白，如血清蛋白，常常被糖基化（glycosylated），这增加了它们的可溶性和稳定性。糖类也有几种不同的形状和大小，每个生物体通常有自己的糖类群，具有不同的特征。ABO血型是一个熟悉的例子。我们自己的细胞表面糖基化的个人变化，以及在医疗方面，如输血，我们必须避免使用那些与我们自己的糖基化模式不同。

糖基化蛋白

糖类最常通过两种方法与蛋白质结合：通过与丝氨酸（serine）或苏氨酸（threonine）的氧原子结合（O-糖基化，O-glycosylation）或与天冬酰胺（asparagine）的氮结合（N-糖基化，N-glycosylation）。N-糖基化反应是由寡糖转移酶（oligosaccharyltransferase）进行的。 我们的细胞制造这种酶的两种类似形式~OST-A（这里显示的PDB条目6s7o）和OST-B（PDB条目6s7t，这里没有显示）。首先，一组不同的酶在一个由脂质制成的标尺上逐一建立糖类。第二，寡糖转移酶，顾名思义，将糖链从脂质转移到蛋白质上的天冬酰胺。在我们的细胞中，这种转移发生在内质网中，糖链在内质网和高尔基体（Golgi body）中被其他酶进一步修改和排列。 由此产生的糖蛋白要么被运输到细胞表面，要么被排出细胞外。

病毒和糖类

我们与病毒不断地进行拔河，围绕着糖基化的蛋白质进行斗争。然而，病毒已经进化到可以躲避这种保护。例如，流感病毒使用（hemagglutinin）分子来识别细胞表面的碳水化合物，并在感染期间使用它们。免疫系统也被卷入这场战斗。内在的免疫系统（intrinsic immune system）可以识别病原体表面不熟悉的碳水化合物。但威胁生命的病毒，如人類免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，HIV）和SARS冠狀病毒2型。它们用类似人类的碳水化合物包裹自己，以帮助它们逃避我们的免疫系统。

行动中的OST-A

由寡糖转移酶与核糖体、Sec61蛋白传导通道和TRAP（转座相关蛋白）组成的复合物。 这个结构是通过低温电子显微镜确定的，原子坐标只包括复合物的中心部分。实验图显示了分子的其余部分，取自EMDataResource中的条目EMD-4316。
由寡糖转移酶与核糖体、Sec61蛋白传导通道和TRAP（转座相关蛋白）组成的复合物。这个结构是通过低温电子显微镜确定的，原子坐标只包括复合物的中心部分。实验图显示了分子的其余部分，取自EMDataResource中的EMD-4316条目。 你可以从 这里下载高质量的TIFF图片。

寡糖转移酶A与蛋白质合成机器一起工作，在制造蛋白质时添加糖链。这里显示的结构（PDB条目6fti）代表了转移反应后过程中的一个步骤。（ribosome）构建蛋白质链，通过蛋白质传导通道Sec61将其运送到内质网。寡糖转移酶在适当的天冬酰胺位点向新的蛋白质链添加糖链。该酶识别蛋白质序列中的一个特征模式，并在天冬酰胺上添加一个糖链，其中糖链上的两个后面氨基酸是丝氨酸或苏氨酸，而不是旁边的脯氨酸。

探索结构

细菌寡糖转移酶的活性部位

显示方式： 静止图像

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通过观察一个更简单的细菌寡糖转移酶（PDB条目5ogl），我们可以看到碳水化合物转移反应的细节。碳水化合物通过焦磷酸（pyrophosphate）附着在脂质上，使碳水化合物活化，进行化学反应。需要附近的二价金属离子来结合分子并催化它们之间的反应。点击图片下方的按钮，切换到可操作的互动图片，以更详细地查看这个结构。

进一步的讨论议题

  1. 要找到N-糖基化的蛋白质，请使用 RCSB PDB高级搜索并选择结构属性->糖基化位置->N-糖基化。
  2. 要了解更多关于碳水化合物以及如何在PDB档案中探索它们，请看RCSB PDB PDB-101页面 探索PDB中的碳水化合物档案。

参考文献

  1. 6s7o Ramirez, A.S., Kowal, J., Locher, K.P. 2019 Cryo-electron microscopy structures of human oligosaccharyltransferase complexes OST-A and OST-B. Science 366 1372-1375
  2. 6fti Braunger, K., Pfeffer, S., Shrimal, S., Gilmore, R., Berninghausen, O., Mandon, E.C., Becker, T., Forster, F., Beckmann, R. 2018 Structural basis for coupling protein transport and N-glycosylation at the mammalian endoplasmic reticulum. Science 360 215-219
  3. 6ogl Napiorkowska, M., Boilevin, J., Sovdat, T., Darbre, T., Reymond, J.L., Aebi, M., Locher, K.P. 2017 Molecular basis of lipid-linked oligosaccharide recognition and processing by bacterial oligosaccharyltransferase. Nat Struct Mol Biol 24 1100-1106
  4. Varki, A. 2017 Biological roles of glycans. Glycobiology 27 3-49
  5. Ohtsubo, K, Marth, J.D. 2006 Glycosylation in cellular mechanisms of health and disease. Cell 126 855-867

本文是由RCSB PDB的PDB-101提供的《当月的分子》2022年2月的文章的中文翻译。请参考我们的条款和条件页面。

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