266: 寡糖轉移酶（Oligosaccharyltransferase）

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

寡糖轉移酶，糖基化脂質的末端以黃色顯示，內質網膜以灰色示意。
寡糖轉移酶，糖基化脂質的末端以黃色顯示，內質網膜以灰色示意。 高質量的TIFF圖片可以從這裡獲得。

幾乎所有的活細胞都被一層複雜的碳水化合物（carbohydrate）包裹著。它們是由幾種類型的單醣以無數不同的方式連接在一起。這種碳水化合物塗層在細胞的生活中扮演許多重要角色。這種糖衣扮演著各種角色，對細胞生命很重要。例如，在一些結構中，碳水化合物是笨重的，形成一個保護罩，控制進入細胞表面。分泌蛋白，如血清蛋白，常常被糖基化（glycosylated），這增加了它們的可溶性和穩定性。醣類也有幾種不同的形狀和大小，每個生物體通常有自己的醣類群，具有不同的特徵。ABO血型是一個熟悉的例子。我們自己的細胞表面糖基化的個人變化，以及在醫療方面，如輸血，我們必須避免使用那些與我們自己的糖基化模式不同。

糖基化蛋白

醣類最常透過兩種方法與蛋白質結合：透過與絲氨酸（serine）或蘇氨酸（threonine）的氧原子結合（O-糖基化，O-glycosylation）或與天冬胺（asparagine）的氮結合（N-糖基化，N-glycosylation）。 N-糖基化反應是由寡糖轉移酶（oligosaccharyltransferase）進行的。我們的細胞製造這種酵素的兩種類似形式~OST-A（這裡顯示的PDB條目6s7o）和OST-B（PDB條目6s7t，這裡沒有顯示）。首先，一組不同的酵素在一個由脂質製成的標尺上逐一建立醣類。第二，寡糖轉移酶，顧名思義，將糖鏈從脂質轉移到蛋白質上的天冬胺酸。在我們的細胞中，這種轉移發生在內質網中，糖鏈在內質網和高爾基體（Golgi 身體）中被其他酶進一步修改和排列。由此產生的糖蛋白要麼被運送到細胞表面，要麼被排出細胞外。

病毒和醣類

我們與病毒不斷地進行拔河，圍繞著糖基化的蛋白質進行鬥爭。然而，病毒已經進化到可以躲避這種保護。例如，流感病毒使用血球凝集素（hemagglutinin）分子來識別細胞表面的碳水化合物，並在感染期間使用它們。免疫系統也被捲入這場戰鬥。内在的免疫系统（intrinsic immune system）可以辨識病原體表面不熟悉的碳水化合物。但威脅生命的病毒，如人類免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，HIV）和SARS冠狀病毒2型。它們用類似人類的碳水化合物包裹自己，以幫助它們逃避我們的免疫系統。

行動中的OST-A

由寡糖轉移酶與核醣體、Sec61蛋白傳導通道和TRAP（轉座相關蛋白）組成的複合物。這個結構是透過低溫電子顯微鏡確定的，原子座標只包括複合物的中心部分。實驗圖顯示了分子的其餘部分，取自EMDataResource中的條目EMD-4316。
由寡糖轉移酶與核醣體、Sec61蛋白傳導通道和TRAP（轉座相關蛋白）組成的複合物。這個結構是透過低溫電子顯微鏡確定的，原子座標只包括複合物的中心部分。實驗圖顯示了分子的其餘部分，取自EMDataResource中的EMD-4316條目。 高質量的TIFF圖片可以從這裡獲得。

寡糖轉移酶A與蛋白質合成機器一起工作，在製造蛋白質時添加糖鏈。這裡顯示的結構（PDB條目6fti）代表了轉移反應後過程中的一個步驟。核糖体（ ribosome）建構蛋白質鏈，透過蛋白質傳導通道Sec61將其運送到內質網。寡糖轉移酶在適當的天門冬胺酸位點為新的蛋白質鏈添加糖鏈。該酶可識別蛋白質序列中的一個特徵模式，並在天冬酰胺上添加一個糖鏈，其中糖鏈上的兩個後面氨基酸是絲氨酸或蘇氨酸，而不是旁邊的脯氨酸。

探索結構

細菌寡糖轉移酶的活性部位

顯示方式： 静止图像

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透過觀察一個更簡單的細菌寡糖轉移酶（PDB條目5ogl），我們可以看到碳水化合物轉移反應的細節。碳水化合物透過焦磷酸（pyrophosphate）附著在脂質上，使碳水化合物活化，進行化學反應。需要附近的二價金屬離子來結合分子並催化它們之間的反應。點擊圖片下方的按鈕，切換到可操作的互動圖片，以更詳細地查看這個結構。

進一步的討論議題

  1. 要找到N-糖基化的蛋白質，請使用RCSB PDB高級搜尋並選擇結構屬性->糖基化位置->N-糖基化。
  2. 要了解更多關於碳水化合物以及如何在PDB檔案中探索它們，請查看RCSB PDB PDB-101頁面探索PDB中的碳水化合物檔案。

參考文獻

  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
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  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
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本文是由RCSB PDB的PDB-101提供的《當月的分子》2022年2月的文章的中文翻譯。請參考我們的條款和條件頁面。

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