文献解析 | 蛋白质糖基化与心血管健康：机制、挑战与未来展望

蛋白质糖基化，作为蛋白质共翻译及翻译后修饰的关键一环，其核心在于碳水化合物与蛋白质的精密结合。这一过程不仅丰富了蛋白质的功能多样性，也深刻影响着细胞的整体功能。随着技术的飞跃，我们对蛋白质糖基化涉及的复杂生物合成路径，及其变化如何微妙调控细胞活动，有了更为深入的认识。特别是在疾病领域，如免疫系统异常、传染病防御、神经退行性疾病及癌症中，蛋白质糖基化的角色日益凸显。

文献 Protein glycosylation in cardiovascular health and disease.

N-与O-糖基化的基础机制：

N-糖基化和O-糖基化的初始步骤

1. N-糖基化启航：

• 旅程始于OST酶的作用，它将预先组装好的14糖聚糖核心，如同一枚精致徽章，镶嵌在天冬酰胺残基上。

• O-糖基化则更为细腻，起始于UDP供体上单个糖的转移，精准定位至丝氨酸或苏氨酸残基，其中GALNT1酶引领的GalNAc附着仅是众多起点之一。

2. 己糖胺生物合成与UDP-GlcNAc的生成：

• 葡萄糖进入细胞后，历经磷酸化、异构化等变身，最终由GFAT酶引领进入己糖胺生物合成途径。

• 一系列酶促反应后，UDP-GlcNAc作为关键分子诞生，它不仅参与N-与O-糖基化，还涉足唾液酸、透明质酸等多种生物合成。

己糖胺生物合成途径和UDP-GlcNAc合成

UDP-GlcNAc的代谢版图：

• UDP-GlcNAc穿梭于高尔基体与内质网间，成为糖基转移酶的宝贵“弹药”。

• 它不仅是N-糖基化的起始原料，还参与唾液酸与透明质酸的合成，以及O-GlcNAc修饰，为蛋白质披上多样糖衣。

UDP-GlcNAc代谢途径

3. N-聚糖、O-聚糖与O-GlcNAc修饰的心血管效应：

• 心血管稳态的维护，离不开这些糖基化形式的精细调控。它们或促进细胞间交流，或调节离子通道，维系着心脏的律动与血管的畅通。

• 当糖基化失衡，心血管疾病便悄然降临，如动脉粥样硬化、心肌肥厚等，均与糖基化的异常变化息息相关。

N-聚糖、O-聚糖和O-GlcNA酰化在心血管功能和疾病中的概述

挑战与机遇并存的研究前景：

• 尽管技术进步让我们窥见了糖基化的奥秘一角，但具体机制仍如迷雾笼罩。糖型变化的精确功能解析、聚糖合成酶调控的复杂性，均是当前研究的瓶颈。

• 特别是，动物模型中的糖型是否能准确反映人类疾病状态，仍是亟待解决的问题。因此，建立更接近人类生理状态的研究体系，如人源化小鼠模型，对于推动临床转化至关重要。

结语：

蛋白质糖基化，这一生命科学的璀璨明珠，正引领我们探索心血管健康的深层奥秘。面对挑战，我们需携手前行，以更加精细的工具、更加创新的思维，揭开糖基化调控心血管系统的神秘面纱，为心血管疾病的治疗开辟新的希望之路。