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Basic Information

• 英文標題： Genetics of glycosylation in mammalian development and disease
• 中文標題：哺乳動物發(fā)育和疾病中的糖基化遺傳學(xué)
• 發(fā)表日期：09 May 2024
• 文章類型：Review Article
• 所屬期刊：Nature Reviews Genetics
• 文章作者：Pamela Stanley
• 文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41576-024-00725-x

Abstract

1. 蛋白質(zhì)和脂質(zhì)在哺乳動物中的糖基化對胚胎發(fā)育和所有組織的形成至關(guān)重要衅胀。
2. 在培養(yǎng)的哺乳動物細胞和模型生物體中對糖基化突變體的分析，對定義糖基化途徑和糖類的生物學(xué)功能至關(guān)重要设哗。
3. 近年來佛猛，基因組測序的應(yīng)用揭示了人類中罕見的糖基化先天性疾病范圍的廣泛性谷誓，以及遺傳學(xué)對與傳染病滑凉、癌癥進展和免疫系統(tǒng)疾病相關(guān)的糖類合成的影響谓谦。
4. 這種對糖類合成和功能的更深入了解贫橙，為糖基化相關(guān)疾病的診斷和治療進展鋪平了道路，包括通過糖基化工程開發(fā)糖蛋白治療藥物反粥。

Introduction

1. 糖基化是一種將單糖催化轉(zhuǎn)移到另一種糖上形成聚糖卢肃，或者將單糖轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)或脂質(zhì)上的過程，并且這一過程是由糖基轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的才顿。
2. 被轉(zhuǎn)移的單糖必須被激活（即與核苷酸或長鏈醇磷酸共價結(jié)合）莫湘，以成為糖基轉(zhuǎn)移酶的供體底物。
3. 糖基化廣泛存在——大多數(shù)膜結(jié)合蛋白和分泌蛋白都是糖基化的——并且深刻影響著糖蛋白和糖脂的溶解性郑气、亞細胞定位和活性構(gòu)象幅垮。
4. 例如，關(guān)鍵信號分子如生長因子受體的糖基化尾组，可以影響它們定位到質(zhì)膜军洼、在細胞表面的停留時間巩螃、生長因子結(jié)合的動力學(xué)，以及生長因子信號的整體持續(xù)時間和強度匕争。
5. 此外避乏，形成聚糖的連接單糖被糖苷結(jié)合蛋白識別，并促進細胞-細胞和細胞-生物體的相互作用甘桑。
6. 糖基化對人類健康也很重要拍皮。
7. 1996年首次報道了與糖基化先天性障礙（CDG）相關(guān)的人類突變（參考文獻2），現(xiàn)在已定義的CDG超過170種（見表1跑杭；CDG中心）铆帽。
8. 糖基化也被證明參與到諸如炎癥（參考文獻4）和癌癥進展（參考文獻5）等過程中。

Table 1 Congenital disorders of glycosylation 表1：糖基化先天性障礙

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1. 糖蛋白含有共價連接的N-糖鏈和/或O-糖鏈：N-糖鏈與天冬酰胺（Asn）連接德谅，而O-糖鏈與絲氨酸（Ser）或蘇氨酸（Thr）連接（Ser/Thr）爹橱。最簡單的糖鏈是O-糖鏈，它們以單個糖開始窄做，例如N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）愧驱，N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc），巖藻糖（Fuc）椭盏，葡萄糖（Glc）组砚，甘露糖（Man）或半乳糖（Gal）。對于那些預(yù)定留在細胞核和細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)掏颊，GlcNAc可能會添加到Ser/Thr殘基上形成O-GlcNAc糟红，并且不再有進一步的添加。然而乌叶，對于分泌型和膜結(jié)合蛋白盆偿，較簡單的糖鏈通常在通過分泌途徑運輸時，會添加額外的糖進行延伸准浴。這個復(fù)雜的合成途徑對于特定N-糖鏈被凝集素伴侶識別很重要事扭，這些伴侶介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中的折疊，以及涉及從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中移除錯誤折疊糖蛋白的伴侶兄裂。最終，在細胞表面發(fā)現(xiàn)了多種帶有共價連接糖鏈的糖共軛物（圖1）阳藻。與Ser/Thr殘基連接的O-GalNAc和O-Man糖鏈通常以串聯(lián)數(shù)組形式出現(xiàn)晰奖，并且可能與糖蛋白協(xié)同發(fā)揮作用。糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨定糖鏈將蛋白質(zhì)連接到質(zhì)膜的外層腥泥。N-糖鏈匾南、矩陣糖蛋白和蛋白聚糖含有許多可能單獨或成組發(fā)揮作用的糖。例如蛔外，N-糖鏈通常以唾液酸（Sia）結(jié)尾蛆楞。值得注意的是溯乒，N-糖鏈上的Sia是表皮生長因子受體信號的重要調(diào)節(jié)劑。Notch受體細胞外結(jié)構(gòu)域上的O-糖鏈調(diào)節(jié)Notch信號的強度豹爹。此外裆悄，各種糖共軛物中的糖可能會被硫酸或磷酸修飾，進一步增加了潛在功能糖型的數(shù)量臂聋。

Fig. 1: The diverse glycome.

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• 編碼糖基轉(zhuǎn)移酶和其他參與糖基化活動的基因由糖組編碼光稼，并產(chǎn)生圖中所示的各種類型的糖苷。
• 不同的糖苷連接到糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨定蛋白孩等、具有表皮生長因子樣（EGF）或血栓結(jié)合蛋白重復(fù)（TSR）模塊的蛋白艾君、蛋白聚糖、基質(zhì)糖蛋白肄方、糖蛋白冰垄、糖脂和質(zhì)膜中的糖RNA。
• O-GlcNAc修飾的蛋白存在于細胞質(zhì)中权她。
• 除了后者虹茶，所顯示的成熟糖苷位于質(zhì)膜糖綴合物的細胞外域或分泌到細胞外基質(zhì)中。
• 這些糖苷的不成熟形式存在于分泌途徑中（未顯示）伴奥。
• 值得注意的是写烤，糖組的表達會隨發(fā)育階段和生理條件的不同而變化。
• 大約有150個GPI錨定蛋白和大約50個帶有EGF重復(fù)的蛋白（深灰色）攜帶連接到絲氨酸或蘇氨酸（S/T）的O-糖苷拾徙，包括Notch受體和Notch配體洲炊。
• TSRs（灰色）出現(xiàn)在血栓結(jié)合蛋白1和2以及大約70個非血栓結(jié)合蛋白中，包括ADAMTS蛋白尼啡。
• C-甘露糖連接到色氨酸（淺灰色）存在于細胞因子受體1家族蛋白和TSR1重復(fù)中暂衡。
• 肝素硫酸鹽、軟骨素硫酸鹽和其他糖胺聚糖出現(xiàn)在大約30個蛋白聚糖的核心蛋白上崖瞭，以及少數(shù)非蛋白聚糖糖蛋白上狂巢。
• 基質(zhì)糖蛋白出現(xiàn)在α- dystroglycan（αDG）和少數(shù)其他蛋白上。
• 糖蛋白包括所有分泌途徑和質(zhì)膜中的跨膜蛋白书聚，攜帶N-糖苷和/或O-糖苷唧领；糖脂根據(jù)脂質(zhì)組成分為三大類；糖RNA包括幾個攜帶N-糖苷的小RNA類別雌续。
• 每個糖苷中的保守核心糖位于灰色框內(nèi)斩个。
• 細胞質(zhì)中已知的唯一糖蛋白攜帶O-GlcNAc，其中有許多驯杜。
• 最近發(fā)現(xiàn)的糖綴合物是連接到N-糖苷的RNA和免疫球蛋白樣受啥、plexin、轉(zhuǎn)錄因子（IPT）結(jié)構(gòu)域上的O-甘露糖。
• 用于糖苷的符號命名法在圖例中給出滚局。
• Fuc居暖，巖藻糖；Gal藤肢，半乳糖太闺；GalNAc，N-乙酰半乳糖胺谤草；Glc跟束，葡萄糖；GlcNAc丑孩，N-乙酰葡萄糖胺冀宴；IdoA，艾杜糖醛酸温学；Man略贮，甘露糖；NXS/T仗岖，天冬酰胺-X-絲氨酸或蘇氨酸逃延；Rib，核糖轧拄；Sia揽祥，唾液酸；Xyl檩电，木糖拄丰。
• 圖經(jīng)許可改編自參考文獻167，Springer Nature俐末。

para

1. 該領(lǐng)域早期的許多工作料按，尤其是在糖鏈的特征描述方面，依賴于基于生物化學(xué)的方法卓箫。
2. 然而载矿，第一個哺乳動物糖基化基因的克隆提供了一個新的目標：表征哺乳動物糖組，其中包括編碼生成糖鏈所需的所有活動的所有基因烹卒。
3. 最終闷盔，對糖組的完整理解應(yīng)該能夠預(yù)測糖鏈在時間和空間上的表達以及表達擾動（例如與人健康相關(guān)）的效果。
4. 單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法的進步將促進該領(lǐng)域的發(fā)展旅急。
5. 然而逢勾，這樣的預(yù)測受到這樣一個事實的復(fù)雜影響：盡管糖鏈的形成基于遺傳學(xué)，但在特定時間點給定細胞中的最終糖鏈組成還受到非遺傳因素的影響坠非，例如分泌途徑中不同的生化環(huán)境和糖基轉(zhuǎn)移酶之間的競爭敏沉。

para

1. 本篇綜述強調(diào)了近期我們在理解哺乳動物糖基化遺傳學(xué)方面的進展果正。
2. 我首先提供了一個概述炎码，介紹了生成附著在蛋白質(zhì)和脂質(zhì)上的多種糖鏈的復(fù)雜遺傳學(xué)和生物化學(xué)途徑及其在發(fā)育中的作用盟迟。
3. 接下來，我討論了影響糖基化的遺傳變化如何導(dǎo)致廣泛的生物學(xué)后果潦闲，包括改變疾病易感性以及諸如多種CDG和免疫障礙等人類疾病攒菠。
4. 我還總結(jié)了在腫瘤發(fā)生和腫瘤進展過程中發(fā)生的糖基化變化，包括糖鏈和糖鏈結(jié)合蛋白作為檢查點抑制劑的新功能歉闰。
5. 最后辖众，我以討論糖基化工程方面的進展如何現(xiàn)在被用于生物技術(shù)和開發(fā)跟蹤疾病進展中糖鏈變化的新工具來結(jié)束。
6. 值得注意的是和敬，此處總結(jié)的原則和要點主要是在合成糖蛋白的N-糖鏈和O-糖鏈的基因背景下討論的凹炸，但也適用于參與糖脂、糖胺聚糖（GAGs）昼弟、基質(zhì)糖蛋白和GPI錨定蛋白合成的基因（圖1）啤它。
7. 資源如NCBI糖鏈頁面、GlyGen門戶網(wǎng)站和《糖生物學(xué)基礎(chǔ)》第4版免費在線教科書為所有人提供了全面進入糖科學(xué)的入口舱痘。

Genetic and biochemical complexity of glycosylation

1. 盡管附加在成熟糖綴合物上的糖鏈是表達糖基基因的產(chǎn)物变骡，但糖基化是一個非模板過程。
2. 每個糖基化位點的最終糖鏈形成芭逝，源于糖綴合物在分泌途徑的各個室中傳遞時其對糖基轉(zhuǎn)移酶的接觸塌碌。
3. 許多因素，包括糖基轉(zhuǎn)移酶的活性和特異性旬盯，或者糖苷酶的存在台妆，都影響著在成熟糖綴合物上發(fā)現(xiàn)的最終糖型組合。

Direct regulators of glycan synthesis

糖鏈合成的直接調(diào)控因子

1. 細胞表面成熟的糖綴合物的糖鏈起源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或早期高爾基體室瓢捉。
2. 然而频丘，它們合成、成熟和運輸過程中涉及的高度局部化過程（及基因產(chǎn)物）差異很大泡态，這導(dǎo)致了大量的遺傳學(xué)和生物化學(xué)復(fù)雜性搂漠。
3. 本文簡要概述了各種糖鏈的合成（詳見在線教科書《糖生物學(xué)基礎(chǔ)》第4版，其中全面描述了糖基化的直接調(diào)節(jié)因子）某弦。
4. 單糖通過膜轉(zhuǎn)運蛋白被運送到細胞質(zhì)中桐汤，或通過細胞質(zhì)中的挽救途徑生成，然后與核苷酸（在細胞質(zhì)中）或 Dolichol-磷酸（在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞質(zhì)面）結(jié)合靶壮，形成活化的糖供體怔毛。
5. 一些糖鏈（GPI錨和N-糖鏈）的起始發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜胞質(zhì)側(cè)，但其他糖鏈腾降，包括O-巖藻糖拣度、O-葡萄糖、O-葡萄糖胺和O-甘露糖，是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中添加的抗果。
6. O-半乳糖胺糖鏈（也稱為蛋白聚糖上的GAG）和糖脂是在高爾基體室起始的筋帖，需要將糖供體從細胞質(zhì)運輸?shù)礁郀柣w。
7. 對于在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)起始的糖鏈冤馏，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜胞質(zhì)側(cè)和/或腔側(cè)可以添加一個或多個糖日麸，后者需要將糖供體運輸?shù)絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)。
8. 糖鏈在通過高爾基體室時的延長也需要糖供體的運輸逮光。
9. 重要的是代箭，許多過程的參與成分和定位對每種糖鏈類型都是特定的，這突顯了糖基化的遺傳學(xué)和生物化學(xué)復(fù)雜性涕刚。
10. 例如嗡综，O-半乳糖胺糖鏈是由多達20種不同的多肽GalNAc轉(zhuǎn)移酶啟動的，這些酶位于早期高爾基體中杜漠。
11. 此外蛤高，最近的研究提出，4個不同的細胞質(zhì)GDP-巖藻糖池（通過不同途徑生成）為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中的13個巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶提供GDP-巖藻糖底物碑幅。

Fig. 2: Genetics of fucosylation.

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• 許多基因產(chǎn)物需要合成戴陡、運輸和利用GDP-巖藻糖（GDP-Fuc），然后巖藻糖被轉(zhuǎn)移至巖藻糖基化絲氨酸沟涨、蘇氨酸或其他糖類恤批。
• 該圖展示了GDP-巖藻糖在細胞質(zhì)中的合成、進入分泌途徑的運輸以及在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體隔室中使用GDP-巖藻糖巖藻糖基化目標糖蛋白裹赴、蛋白質(zhì)或脂質(zhì)的巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶喜庞。
• L-巖藻糖通過大胞吞（macropinocytosis，宏觀）棋返、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白SLC2A1（也稱為GLUT1）或預(yù)測的L-巖藻糖轉(zhuǎn)運蛋白（P）168進入細胞質(zhì)延都。
• 此外，L-巖藻糖通過溶酶體中的巖藻糖苷酶FUCA1從糖蛋白中釋放并運輸?shù)郊毎|(zhì)169睛竣。
• 挽救途徑使用酶FCSK和FPGT將L-巖藻糖轉(zhuǎn)化為細胞質(zhì)中的GDP-巖藻糖晰房。
• 從頭合成途徑從葡萄糖（Glc）和甘露糖（Man）通過果糖-6-P和GDP-甘露糖利用酶PMM1、PMM2射沟、GMPPA殊者、GMPPB、GMDS和GFUS在細胞質(zhì)中生成GDP-巖藻糖验夯。
• 根據(jù)合成途徑的來源猖吴，已經(jīng)提出了四種細胞質(zhì)中的GDP-巖藻糖池17。
• GDP-巖藻糖通過從高爾基體隔室逆向運輸或預(yù)測的定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的GDP-巖藻糖轉(zhuǎn)運蛋白（P）170,171進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔挥转。
• GDP-巖藻糖進入高爾基腔是由SLC35C1 GDP-巖藻糖轉(zhuǎn)運蛋白172執(zhí)行的海蔽，也可能是由定位于高爾基膜上的假設(shè)GDP-巖藻糖轉(zhuǎn)運蛋白SLC35C2（173）執(zhí)行的共屈。
• 在分泌途徑中利用GDP-巖藻糖的巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的POFUT1和POFUT2、中高爾基體中的FUT8以及跨高爾基體和跨高爾基體網(wǎng)絡(luò)（TGN）中的FUT1-FUT9党窜。
• COG趁俊，保守的寡聚復(fù)合物；ERGIC刑然，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體中間隔室；TMF暇务，與Rab6結(jié)合的高爾基蛋白泼掠。圖改編自參考文獻18，CC BY 4.0（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）垦细。

Indirect regulators of glycan synthesis

間接調(diào)節(jié)糖合成

1. 除了直接調(diào)節(jié)因子外择镇，許多基因可以通過間接方式影響糖基化，例如那些維持分泌途徑結(jié)構(gòu)括改、囊泡運輸和離子運輸所必需的基因腻豌，或者那些作為分子伴侶發(fā)揮作用的基因。
2. 例如嘱能，導(dǎo)致糖基化缺陷的突變已追溯到編碼蛋白質(zhì)的基因吝梅，如保守的寡聚復(fù)合物（COG）、GRASP蛋白惹骂、高爾基蛋白和GARP蛋白苏携，這些蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的結(jié)構(gòu)與運輸。
3. 第一個作為糖基轉(zhuǎn)移酶活性所需的分子伴侶的例子是COSMC对粪，這是一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖蛋白右冻，對于生成活性的T-合成酶（即Gal轉(zhuǎn)移酶C1GALT1）以啟動核心1和2 O-GalNAc糖苷合成是必需的。
4. 最近著拭，基于CRISPR的篩選方法已經(jīng)鑒定出對于個別糖基轉(zhuǎn)移酶功能所需的新分子伴侶纱扭。
5. 例如，一種稱為LYSET的小型跨膜分子伴侶儡遮，對于磷酸化GlcNAc轉(zhuǎn)移酶的功能是必需的乳蛾，該酶將P-GlcNAc轉(zhuǎn)移至高爾基室中溶酶體水解酶的寡甘露糖N-糖苷上的甘露糖殘基。
6. 此外鄙币，針對志賀毒素抗性的CRISPR篩選確定LAPTM4A是Gb3合成酶在糖脂合成中的激活劑或分子伴侶屡久，以及另外兩個因素TMEM165和TM9SF2對糖脂合成、定位和運輸?shù)闹匾浴?/li>
7. 這些幾個例子說明了眾多基因?qū)Ω鞣N類型糖基化的貢獻爱榔，這使得表征糖組及其產(chǎn)物的功能成為一項重大任務(wù)被环。

Glycosylation genes in mammalian development

para

1. 小鼠模型，可以通過失活糖基轉(zhuǎn)移酶基因或糖修飾基因（如磺基轉(zhuǎn)移酶基因）详幽，為特定糖基在哺乳動物發(fā)育中的作用提供了見解筛欢。
2. 初步實驗發(fā)現(xiàn)浸锨，許多糖基化基因的同義缺失會導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)胚胎致死性，這些基因包括Dpagt1（無N-糖基）版姑，Mgat1（無復(fù)雜N-糖基）柱搜，Galnt2（O-GalNAc糖基減少），Pofut1（表皮生長因子樣（EGF）重復(fù)上無O-Fuc糖基）剥险，Pofut2（血栓蛋白重復(fù)（TSR）上無O-Fuc糖基）聪蘸，Poglut1（EGF重復(fù)上無O-葡萄糖糖基），Pomt1（無matriglycan）表制，Xylt1 + Xylt2（無蛋白聚糖）健爬，Piga（無GPI錨定）或Ugcg（無葡萄糖神經(jīng)酰胺）（見圖1）。
3. 在一些情況下么介，已經(jīng)確定了導(dǎo)致胚胎致死的機制娜遵。
4. 例如，刪除Pofut2壤短，該基因在TSRs上添加巖藻糖设拟，會導(dǎo)致胚胎發(fā)育缺陷，這種缺陷在遺傳和生物化學(xué)上與ADAMTS9從額外胚胎組織的缺陷分泌有關(guān)久脯。
5. 另一個例子是纳胧，Notch配體DLL4和JAG1結(jié)合NOTCH1的EGF重復(fù)12上的O-Fuc，并誘導(dǎo)Notch信號帘撰。
6. 具有消除該O-Fuc位點的點突變的C57BL/6J小鼠胚胎躲雅，在大約胚胎第11.5天死亡，這表明骡和，在NOTCH1 EGF重復(fù)上的潛在20個O-Fuc中相赁，配體與這一特定的O-Fuc的結(jié)合對于NOTCH1信號和胚胎發(fā)育中期之后至關(guān)重要。
7. 然而慰于，在混合遺傳背景下钮科，同樣的同義突變由于Notch信號減少，會導(dǎo)致T細胞發(fā)育缺陷婆赠。

para

1. 其他實驗表明绵脯，在哺乳動物發(fā)育過程中并非所有的糖基化都具有功能上的重要性。
2. 例如休里，有人提出蛆挫，Cripto 單個表皮生長因子（EGF）重復(fù)序列中的 O-Fuc 對節(jié)點信號傳導(dǎo)很重要。
3. 然而妙黍，盡管 Ser 上存在 O-Fuc悴侵，將攜帶 O-Fuc 的 Thr 轉(zhuǎn)變?yōu)?Ser 會使 Cripto 和節(jié)點信號傳導(dǎo)失活。
4. 因此拭嫁，Cripto 上的 O-Fuc 在基于細胞的實驗中并不是功能所必需的可免。
5. 值得注意的是抓于，小鼠的敲除實驗已經(jīng)確定了編碼看似冗余酶的糖基轉(zhuǎn)移酶基因之間的差異。
6. 例如浇借，Lfng 的失活而不是 Mfng 或 Rfng 的失活會導(dǎo)致嚴重的骨骼缺陷捉撮，盡管這三種基因都編碼一種 GlcNAc 轉(zhuǎn)移酶。
7. 此外妇垢，Lfng 和 Mfng 在生成邊緣區(qū) B 細胞方面具有協(xié)同作用巾遭，且這三種 Fng 基因都有助于 T 細胞和B 細胞的發(fā)育。

para

1. 為了更具體地定義糖基化在器官發(fā)生和細胞類型分化中的效應(yīng)闯估，近年來的工作使用了細胞類型特異性的條件性基因敲除灼舍，這些基因?qū)τ谂咛グl(fā)生或出生后早期發(fā)育是必需的。
2. 例如睬愤，Mgat1編碼的GlcNAc轉(zhuǎn)移酶啟動了復(fù)雜N-聚糖的合成，而在精原細胞中敲除Mgat1（因此也就沒有了復(fù)雜N-聚糖）會導(dǎo)致精子發(fā)生受阻并減少生殖細胞中的ERK信號纹安。
3. 相比之下尤辱，敲除C1galt1（以消除核心1和2 O-GalNAc聚糖）或Pofut1（以消除Notch信號）并不會影響精子發(fā)生。
4. 因此厢岂，在精子發(fā)生過程中表達的聚糖中光督，只有一小部分是精子生產(chǎn)所必需的。
5. 此外塔粒，T細胞或B細胞中涉及復(fù)雜N-聚糖合成的基因的條件性敲除為T和B細胞發(fā)育以及T細胞激活的機制提供了關(guān)鍵見解结借。
6. 含有Gal的復(fù)雜N-聚糖可以結(jié)合名為galectins的蛋白，這些蛋白與細胞表面糖綴合物相互作用卒茬，形成所謂的galectin格架船老。
7. 與galectin格架結(jié)合的生長因子受體在質(zhì)膜上的停留時間更長，增強了它們的信號強度圃酵。
8. T細胞中的重要信號受體是CD4和CD8共受體柳畔，它們調(diào)節(jié)T細胞受體（TCR）的聚集和信號以及胸腺細胞的產(chǎn)生。
9. 在B細胞中郭赐，Toll樣受體TLR2和TLR4促進促炎性的固有免疫應(yīng)答薪韩，而CD19和B細胞受體（BCR）則促進適應(yīng)性免疫應(yīng)答。
10. 缺乏MGAT1和復(fù)雜N-聚糖的T細胞或B細胞顯示出galectins的結(jié)合減少捌锭，以及質(zhì)膜受體的內(nèi)吞作用增強俘陷，導(dǎo)致相應(yīng)信號通路的減少。
11. 因此观谦，缺乏MGAT1的T細胞由于在T細胞表面減少了CD4和CD8拉盾，導(dǎo)致胸腺細胞的陽性選擇減少，以及由于忽視而導(dǎo)致的細胞死亡增加豁状。
12. 缺乏MGAT1的B細胞在細胞表面減少了CD19和BCR信號盾剩，導(dǎo)致B細胞的產(chǎn)生減少雷激。
13. 相比之下，條件性敲除Mgat2（其添加啟動復(fù)雜N-聚糖第二個分支的GlcNAc）僅對T細胞或B細胞的產(chǎn)生有輕微影響告私。
14. 這種意外結(jié)果是因為在MGAT2缺失的情況下積累的雜合N-聚糖通過添加多個Galβ1,4GlcNAc單元形成聚乳糖胺屎暇，這為galectin結(jié)合提供了平臺，并且顯然是一個足夠強度的格架驻粟，以允許幾乎正常的T和B細胞發(fā)育根悼。
15. 缺乏MGAT5的小鼠（其啟動復(fù)雜N-聚糖的β1,6GlcNAc分支）顯示出內(nèi)源性激活的T細胞增加。
16. 這種表型的可能解釋是蜀撑，在MGAT5缺失的情況下挤巡，產(chǎn)生在CTLA4（一種T細胞膜糖蛋白，T細胞信號的抑制劑）上的較少分支的N-聚糖減少了其與galectin格架的相互作用酷麦，因此減少了CTLA4信號矿卑。
17. 這導(dǎo)致正常情況下未激活的T細胞的活化，進而引發(fā)炎癥反應(yīng)和自身免疫疾病沃饶。

Fig. 3: Genetics of N-glycan branching and cell proliferation.

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• 糖蛋白與復(fù)雜的母廷、分支狀的N-糖鏈通過半乳糖凝集素與半乳糖（Gal）殘基的交聯(lián)形成了一個格子結(jié)構(gòu)。
• 圖中展示了T細胞和B細胞中的糖蛋白糊肤，它們的N-糖鏈與相應(yīng)的半乳糖凝集素格子相互作用琴昆。
• b, 復(fù)雜N-糖鏈的合成與小鼠突變體。
• MGAT1通過將N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）轉(zhuǎn)移到一個甘露糖（Man）上馆揉，在Man5GlcNAc2Asn中啟動了復(fù)雜业舍、分支狀N-糖鏈的合成。
• 這一轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了作為甘露糖苷酶MAN2A1或MAN2A2底物的物質(zhì)升酣，這兩種酶通過移除兩個Man殘基來生成MGAT2的底物并添加第二個GlcNAc舷暮。
• 形成的雙天線N-糖鏈是FUT8和分支酶MGAT3、MGAT4A噩茄、MGAT4B和MGAT5的底物脚牍。
• 值得注意的是，除非MGAT2不存在巢墅，否則MGAT3添加的GlcNAc不會被延伸诸狭。
• 在T細胞中條件性刪除（cKO）Mgat1或B細胞中的Mgat1會廢除N-糖鏈的分支，并導(dǎo)致MGAT1底物的積累君纫。
• 胸腺驯遇、骨髓和脾臟中的免疫細胞發(fā)育發(fā)生改變，以至于顯著減少了可選擇生存的T細胞或B細胞蓄髓，而注定發(fā)生凋亡的細胞數(shù)量大大增加叉庐。
• 這一效應(yīng)是由于T細胞中CD4和CD8以及B細胞中CD19和B細胞受體（BCR）與半乳糖凝集素格子的相互作用減少，導(dǎo)致它們的內(nèi)吞会喝。
• 出乎意料的是陡叠，T細胞或B細胞中Mgat2的cKO（參考文獻44）的影響很小玩郊，因為MGAT2的不成熟雜合N-糖鏈底物被多乳糖胺（pLN）延伸，這在很大程度上拯救了Mgat2 cKO細胞中減少的N-糖鏈分支的影響枉阵。
• 丟失MGAT5的N-糖鏈分支會導(dǎo)致CTLA4與半乳糖凝集素格子的相互作用減少译红，這個T細胞信號的抑制劑被內(nèi)吞，使得脾臟中未成熟的T細胞被激活兴溜，并帶來有害的后果侦厚，導(dǎo)致自身免疫疾病。
• Fuc拙徽，巖藻糖刨沦；Sia，神經(jīng)氨酸；GalTs、FucTs王悍、SiaTs，分別是將Gal来破、Fuc或Sia轉(zhuǎn)移過來形成復(fù)雜N-糖鏈的糖基轉(zhuǎn)移酶。

Congenital disorders of glycosylation

1. 人類突變可能會改變糖類的生物合成鹉梨，從而引起CDG讳癌。
2. 此類突變可能會直接影響糖類合成的必需活動穿稳，例如糖基轉(zhuǎn)移酶的活動存皂，或者影響糖基轉(zhuǎn)移酶的最佳運輸所需的活性，例如SEC63的活性逢艘。
3. CDG是根據(jù)受影響的人類基因命名旦袋，并在其后加上'CDG'（例如，MGAT2-CDG和SEC63-CDG）它改。

Causes and consequences of CDG

CDG的原因和后果

para

1. 在基因組 wide 測序和基因組 wide 關(guān)聯(lián)研究（GWAS）出現(xiàn)之前疤孕，由罕見糖基化基因突變引起的人類疾病常常沒有被認識和處理。
2. 對理解 CDG 突變在人類中的廣泛生物學(xué)后果的進展來自于使用基因工程小鼠模型的實驗央拖。
3. 事實上祭阀，當在小鼠中刪除時會導(dǎo)致胚胎致死的糖基化基因，其在人類中有同源基因鲜戒，這些基因可能因為單等位基因常染色體顯性突變而引起 CDG专控。

para

1. CDG 大致上可以被歸類為一種代謝性疾病，但對其遺傳和分子基礎(chǔ)的了解使得人們根據(jù)被破壞的糖基化途徑將其系統(tǒng)分類（見表1）遏餐。
2. 絕大多數(shù)的 CDG 是由 N-糖基化的缺陷引起的伦腐。
3. 這些包括參與復(fù)雜 N-聚糖生成如 MGAT2-CDG54 和 FUT8-CDG55 的糖基轉(zhuǎn)移酶基因。
4. 最近失都，TMEM260-CDG 被確認為第一種影響免疫球蛋白樣柏蘑、 Plexin幸冻、轉(zhuǎn)錄因子（IPT）域特異性 O-甘露糖基轉(zhuǎn)移酶的 CDG；這種突變最初是在具有結(jié)構(gòu)性心臟病和腎臟異常綜合癥的患者中發(fā)現(xiàn)的咳焚。
5. CDG 也可能是由 COG 亞基57,58洽损、高爾基基因59 和離子轉(zhuǎn)運蛋白（包括 TMEM19960 和 TMEM16561）的突變引起的改變糖基化作用所導(dǎo)致的。
6. 另外黔攒，并非所有的 glycogenes 基因突變都會導(dǎo)致疾渤眯ァ；例如督惰，一些 fucosyltransferase 基因的突變會導(dǎo)致血型多態(tài)性62不傅，而其他的則會導(dǎo)致 CDG63。
7. 在另一個例子中赏胚，F(xiàn)UT7 的喪失在很大程度上被 FUT4 的存在所補償访娶。
8. 值得注意的是，一些 CDG 有不反映其在糖基化作用中的角色的替代名稱：POFUT1-CDG 也被稱為 Dowling–Degos 疾病 2觉阅；POGLUT1-CDG 也被稱為 Dowling–Degos 疾病 4崖疤；EOGT-CDG 也被稱為 Adams–Oliver 綜合征 4；而引起 COG4-CDG 的顯性突變也被稱為 Saul–Wilson 綜合征典勇。
9. 因此劫哼，臨床醫(yī)生和遺傳咨詢師必須謹慎地搜索文獻，以避免在 CDG 的診斷和治療中出現(xiàn)嚴重錯誤割笙。
10. CDG 命名法的復(fù)雜狀況很可能會隨著更多先前存在的疾病被發(fā)現(xiàn)是由糖基化缺陷引起的而大大增加真正的 CDG 數(shù)量权烧。
11. 例如，由新發(fā)現(xiàn)的將大腦糖原與 N-聚糖的合成聯(lián)系起來的途徑的破壞所引起的糖原儲存疾病可以考慮為一種 CDG伤溉。

CDG treatment

CDG治療

1. 某些CDG可以通過攝入單糖來治療般码，以改善一部分癥狀（見表2）。
2. 例如乱顾，一些患有SLC35C1-CDG的患者板祝，由于GDP-巖藻糖運輸?shù)礁郀柣w缺陷（見圖2），可以通過攝入L-巖藻糖來治療走净。
3. 這種治療的效力可能取決于突變?nèi)绾螄乐氐赜绊懮δ堋?/li>
4. 近期券时，L-巖藻糖已用于治療一對患有FUT8-CDG的雙胞胎和另一位患有GFUS-CDG的患者。
5. 此外伏伯，已經(jīng)用于治療其他疾病的藥物正在被重新用于潛在治療某些CDG橘洞。
6. 例如，epalrestat舵鳞，一種用于治療糖尿病的醛糖還原酶小分子抑制劑震檩，在治療某些PMM2-CDG病例中是有效的。
7. 通過增加醛糖還原酶，這種藥物對抗多醇的積累抛虏，從而改變葡萄糖代謝博其，導(dǎo)致PMM2-CDG中Man 1-磷酸鹽和GDP-Man的增加（見表2）。
8. 這種意想不到的好處強調(diào)了關(guān)于糖代謝和糖基化還有很多需要學(xué)習(xí)的迂猴。
9. 最終慕淡，基因治療可能對CDG的治療有益，特別是對于治療發(fā)育缺陷沸毁。
10. 為此峰髓，調(diào)節(jié)相關(guān)基因而非突變基因的表達可能有效，特別是對于添加末端糖如Sia的糖基轉(zhuǎn)移酶基因息尺。
11. 例如携兵，在 medaka 魚中刪除一個α2,6-唾液酸轉(zhuǎn)移酶基因的表型效應(yīng)可以通過過表達一個α2,3-唾液酸轉(zhuǎn)移酶cDNA來糾正。

Table 2 Examples of treatments for CDG 表2 CDG治療方法示例

[圖片上傳失敗...(image-96c22b-1728455795656)]

Glycosylation in infection and autoimmunity

1. 糖基化基因的變異可能使個體更容易感染或抵抗感染或自身免疫搂誉。
2. 改變的糖基化可以影響病原體或循環(huán)抗體對糖類的識別徐紧。
3. 因此，個體對感染和自身免疫的易感性受到個體糖組的影晌炭懊。

Blood group antigens

血型抗原

1. 主要的人類血液群體（AA并级、BB、AB侮腹、AO嘲碧、BO 和 OO），這決定了輸血狀態(tài)父阻，早已知道是由ABO基因的多態(tài)性等位基因引起的愈涩，該基因編碼一種糖基轉(zhuǎn)移酶。
2. A等位基因產(chǎn)生GalNAc轉(zhuǎn)移酶A3GALNT至非，B等位基因產(chǎn)生Gal轉(zhuǎn)移酶A3GALT1钠署，而O等位基因產(chǎn)生一種無活性的Gal/GalNAc轉(zhuǎn)移酶糠聪。
3. 這些糖基轉(zhuǎn)移酶的底物包括潛在的Gal和Fuc殘基荒椭，由此產(chǎn)生的表位分別稱為A、B或H抗原（見圖4）舰蟆。
4. 紅細胞中的FUT1和粘膜及組織上皮細胞中的FUT2會添加Fuc趣惠。
5. 糖基轉(zhuǎn)移酶基因中的許多突變和多態(tài)性定義了血型抗原和輸血狀態(tài)。
6. 在上皮組織中身害，膜糖蛋白上表達的血型抗原能作為病毒和細菌病原體的受體味悄，或者作為對某些病原體的保護（見圖4）。
7. 例如塌鸯，A型血的人更容易感染SARS-CoV-2侍瑟，因為A抗原被SARS-CoV-2刺突糖蛋白中的一個類凝集素結(jié)構(gòu)域識別。
8. 相反，O型血的人相對而言受到SARS-CoV-2的保護涨颜。
9. 在其他例子中费韭，那些在組織上皮細胞中表達FUT2的人對諾如病毒和幽門螺桿菌的易感性增加。
10. 然而庭瑰，那些不表達FUT2的人相對而言受到這些感染的保護星持。

Fig. 4: Genetics of ABO(H) blood groups in infection and disease.

[圖片上傳失敗...(image-f892d0-1728455795655)]

• 血型糖類的合成。人類的血型是根據(jù)其紅細胞抗原來分類的弹灭，這些抗原主要是糖類督暂。
• 主要血型糖類依賴于ABO和FUT1（紅細胞）或ABO和FUT2（上皮細胞）多態(tài)性等位基因的表達。
• 每個等位基因編碼一種糖基轉(zhuǎn)移酶穷吮，它將糖基轉(zhuǎn)移至糖蛋白或糖脂（R）上顯示的糖類逻翁。
• 當ABO和FUT1基因產(chǎn)生無活性的產(chǎn)物時，會產(chǎn)生罕見的孟買血型捡鱼；如果ABO產(chǎn)物無活性但FUT1活性存在卢未，則產(chǎn)生O或H血型；如果FUT1活性存在且ABO產(chǎn)生N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）轉(zhuǎn)移酶A3GALNT堰汉，則產(chǎn)生A血型辽社；如果FUT1活性存在且ABO產(chǎn)生半乳糖（Gal）轉(zhuǎn)移酶A3GALT1，則產(chǎn)生B血型翘鸭。
• 血型表位在組織中的表達滴铅。在上皮細胞的表面，相同的血型糖類在糖綴合物的糖類末端表達就乓。
• 然而汉匙，在上皮細胞中，F(xiàn)UT2添加巖藻糖以形成血型抗原生蚁。
• 這些末端表位可以作為病原體的受體噩翠，紅色箭頭表示糖類增加對病原體或疾病的易感性，而綠色箭頭表示降低對病原體或疾病的易感性邦投。
• CV伤锚，心血管；Fuc志衣，巖藻糖屯援；GlcNAc，N-乙酰葡萄糖胺念脯。

Human IgG1 N-glycosylation

人類IgG1 N-糖基化

1. 近期狞洋，位于人IgG1上Asn297的N-聚糖，它影響炎癥促進和抗炎的Fc效應(yīng)功能绿店，已被發(fā)現(xiàn)與糖基轉(zhuǎn)移酶基因中的遺傳多態(tài)性有關(guān)吉懊，這些基因多態(tài)性影響自身免疫疾病和其他疾病狀態(tài)。例如，F(xiàn)UT8將巖藻糖轉(zhuǎn)移到與Asn297相鄰的IgG1 N-聚糖的核心GlcNAc上（圖5）借嗽；缺乏這種巖藻糖的IgG1在抗體依賴性細胞毒性上表現(xiàn)出約100倍的增加怕午，這是提高用于癌癥和自身免疫療法中的細胞毒性抗體療效的重要因子。此外淹魄，ST6GAL1將唾液酸連接到Asn297 N-聚糖上的半乳糖上郁惜，極大地提高了被動IgG療法（靜脈免疫球蛋白療法）中使用的混合IgG1的療效，以減弱炎癥反應(yīng)（圖5）甲锡。

Fig. 5: Optimization of therapeutic IgG by glycosylation engineering.

[圖片上傳失敗...(image-892510-1728455795655)]

• 圖a是人類IgG1二聚體的結(jié)構(gòu)示意圖兆蕉，其中抗原結(jié)合區(qū)（Fab）包含輕鏈的可變區(qū)和恒定區(qū)（VL1、CL1）缤沦，與重鏈的可變區(qū)和恒定區(qū)（VH1虎韵、CH1）相關(guān)聯(lián)。Fab片段通過鉸鏈區(qū)與Fc片段（CH2缸废、CH3）連接包蓝，并通過二硫鍵形成二聚體。保守的天冬酰胺297攜帶一個N-糖基企量，用一個紅星表示测萎。二聚體中的兩個N-糖基通過調(diào)節(jié)與Fc受體的相互作用，影響Fc區(qū)的構(gòu)象届巩，增強或降低其效應(yīng)功能硅瞧。
• 圖b顯示，在健康個體的血清中恕汇，大多數(shù)IgG1 N-糖基包含由FUT8（由FUT8編碼）轉(zhuǎn)移的核心巖藻糖（Fuc）和少量由ST6GAL1（由ST6GAL1編碼）轉(zhuǎn)移的神經(jīng)氨酸（Sia腕唧，括號中）。
• 圖c表明瘾英，通過在抗體產(chǎn)生細胞中過表達ST6GAL1枣接，使IgG1含有更多的Sia（灰色陰影），在靜脈免疫球蛋白治療（IVIG）中具有增強的抗炎效果缺谴。
• 圖d顯示但惶，在包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）、多發(fā)性硬化癥（MS）和系統(tǒng)性紅斑狼瘡（LE）在內(nèi)的多種自身免疫疾病中瓣赂，F(xiàn)c N-糖基缺乏半乳糖（Gal）榆骚，因此缺乏Sia（灰色陰影）片拍，這是炎癥狀態(tài)的信號煌集。
• 圖e說明，在抗體產(chǎn)生細胞中過表達N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）轉(zhuǎn)移酶MGAT3捌省，會導(dǎo)致添加 bisecting GlcNAc（灰色陰影）并增強抗體依賴性細胞毒性（ADCC）苫纤，可能是通過減少FUT8的Fuc轉(zhuǎn)移。
• 圖f表明，通過工程手段使FUT8或其底物GDP-Fuc失活卷拘，導(dǎo)致沒有Fuc（灰色陰影）喊废，這顯著增加了ADCC和補體依賴性細胞毒性（CDC），是獲得高效治療性抗體的首選方法栗弟。Man污筷，甘露糖。

para

1. 最近的大型研究支持基因位點影響IgG1的N-糖基化和下游疾病結(jié)果的觀念乍赫。
2. 例如瓣蛀，最近一項涉及協(xié)同交叉遺傳隊列中的95個小鼠品系的研究發(fā)現(xiàn)，盡管N-糖基化合成是一個非模板過程雷厂，但N-糖基化變異與遺傳背景有關(guān)惋增。
3. 此外，對8090名歐洲血統(tǒng)人群進行的GWAS分析發(fā)現(xiàn)了許多與IgG N-糖基化變異相關(guān)的基因位點改鲫，并確定了與炎癥性疾病相關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)诈皿。
4. 值得注意的是，在27個與IgG N-糖基化相關(guān)的位點中像棘，單核苷酸多態(tài)性與編碼糖基轉(zhuǎn)移酶ST6GAL1稽亏、B4GALT1和FUT8的基因顯著相關(guān)。
5. 還包括幾個轉(zhuǎn)錄因子單核苷酸多態(tài)性與IgG N-糖基化變異相關(guān)缕题，包括實驗驗證為FUT8基因表達負調(diào)控因子的IKZF1措左。
6. 在另一項研究中，比較了來自IgG1和血清轉(zhuǎn)鐵蛋白的N-糖組避除，結(jié)果顯示這兩種血清糖蛋白的N-糖基化存在差異的遺傳控制怎披。

para

1. 其他糖基轉(zhuǎn)移酶基因的遺傳變異與細胞免疫和自身免疫疾病有關(guān)。
2. MGAT1和MGAT5糖基轉(zhuǎn)移酶基因（圖3）以及CTLA4瓶摆、IL2RA和IL7RA T細胞受體基因中的多態(tài)性的加性和上位性效應(yīng)減少了N-聚糖分支和CTLA4在T細胞表面的保留凉逛，使個體易患多發(fā)性硬化癥。
3. 這些多態(tài)性在1型糖尿病患者中也更為常見群井，表明異匙捶桑活躍的T細胞也可能導(dǎo)致這種遺傳性疾病。
4. 此外书斜，一項GWAS研究發(fā)現(xiàn)诬辈，多肽GalNAc轉(zhuǎn)移酶基因GALNT2的功能缺失多態(tài)性與高密度脂蛋白膽固醇水平低有關(guān)。
5. 從機制上來說荐吉，GALNT2的缺失減少了GalNAc向ANGPTL3和APOCIII的轉(zhuǎn)移焙糟，并降低了血清中的磷脂轉(zhuǎn)移蛋白（PTLP）。
6. 總之样屠，了解不同人群中多態(tài)性如何影響與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)的糖基化穿撮，將導(dǎo)致更好的篩選缺脉、診斷和預(yù)后。

Roles of glycosylation in cancer

para

1. 轉(zhuǎn)化細胞悦穿、實體腫瘤攻礼、白血病和轉(zhuǎn)移瘤中的糖基化改變長期以來已有記載。
2. 例如栗柒，腫瘤細胞中公認的瓦爾堡效應(yīng)會導(dǎo)致細胞質(zhì)中葡萄糖和己糖胺的增加礁扮，這些物質(zhì)為所有糖鏈提供了構(gòu)建塊。
3. 實際上瞬沦，基于抗體的檢測方法可以識別癌癥特異性糖鏈表位深员，并用于幾種類型癌癥的診斷和預(yù)后。
4. 在胰腺癌中發(fā)生但在正常組織中不出現(xiàn)的糖基化改變示例包括：在糖蛋白上的N-糖鏈分支蛙埂、唾液酸化和巖藻糖基化的增加倦畅，分泌性黏蛋白上的截短O-糖鏈，以及新型糖脂绣的。
5. 然而叠赐，即使是針對糖鏈抗原的非常成熟檢測，例如用于胰腺癌的CA19-9屡江，也不足以作為單獨的生物標志物芭概。
6. 這種不足是因為它們不止一種癌癥類型表達，或在非癌癥疾病狀態(tài)下表達惩嘉，或者它們的存在依賴于特定多態(tài)性血型抗原的表達罢洲。

para

1. 使用與癌癥相關(guān)的糖基化變化遺傳生物標志物用于診斷或預(yù)后目的更具挑戰(zhàn)性，因為多個不同途徑中的遺傳改變可能導(dǎo)致相同的特定糖抗原產(chǎn)生文黎。例如惹苗，當編碼T合成酶（C1GALT1）或其必需伴侶蛋白COSMC（C1GALT1C1）的基因通過突變或基因沉默失活，或者ST6GALNAC1的表達增加時耸峭，就會產(chǎn)生臨床腫瘤標志物唾液酸基-Tn桩蓉。
2. 這種將遺傳改變與糖基化變化聯(lián)系起來的困難進一步說明了從cBioPortal癌癥基因組數(shù)據(jù)庫中分析的一組213項非冗余研究的結(jié)果，這些研究包含69,223個樣本劳闹，其中包含關(guān)于多種癌癥中糖基轉(zhuǎn)移酶基因過表達院究、突變或沉默發(fā)生頻率的信息。
3. 在這20個最常發(fā)現(xiàn)遺傳改變的糖基轉(zhuǎn)移酶基因中本涕，只有約1.1%的癌癥中發(fā)現(xiàn)了它們业汰。
4. 此外，這些遺傳改變包括擴增菩颖、同源缺失样漆、甲基化和點突變，這表明沒有一致的機制或糖基因?qū)⑦z傳改變與癌癥進展聯(lián)系起來位他。
5. 然而氛濒，模式生物的遺傳操作表明产场，糖基轉(zhuǎn)移酶基因與癌癥動態(tài)之間存在關(guān)系鹅髓。
6. 例如舞竿，刪除Mgat5可以阻止小鼠乳腺腫瘤的進展，而Mgat1的敲低可以延遲小鼠前列腺癌模型中的進展窿冯。
7. 此外骗奖，通過SRC激酶激活逆向膜運輸，將GALNT酶定位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可增強腫瘤細胞的侵襲醒串，這一機制不需要GALNT基因表達的改變执桌。
8. 另外，腫瘤細胞上的SLeX糖抗原決定簇可以通過與內(nèi)皮細胞上的選擇素結(jié)合芜赌，促進從血液中滲出仰挣。
9. 最近發(fā)現(xiàn)攜帶SLeX的GlycoRNA在招募中性粒細胞中起作用，并且可能也介導(dǎo)腫瘤細胞的滲出缠沈。

para

1. 近期工作已經(jīng)利用多組學(xué)策略將糖基化變化與癌癥中的基因變異聯(lián)系起來膘壶。
2. 例如，植物凝集素以微陣列格式與轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)合使用洲愤，以識別諸如FUT8之類的關(guān)鍵糖基基因驅(qū)動因素在黑色素瘤中颓芭。
3. 糖基學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的結(jié)合也已被用于顯示ST6GAL1過表達促進小鼠和人類的胰腺腫瘤。
4. 其他研究已經(jīng)使用候選糖基基因的表達譜（來自癌癥數(shù)據(jù)庫柬赐，如癌癥基因組圖譜或單細胞RNA測序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)）來預(yù)測主要的糖基化途徑和細胞表面糖苷的最終補充亡问。
5. 然而，這些預(yù)測可能難以解釋肛宋，因為酶產(chǎn)品和活動是從轉(zhuǎn)錄水平推斷出來的州藕，并且沒有考慮到調(diào)節(jié)糖基化的許多非糖基基因的表達。
6. 迄今為止酝陈，最全面的預(yù)測方法被稱為GlycoEnzOnto慎框，它編纂了403個人類與糖相關(guān)的酶，涉及139個糖基化途徑后添，134個分子功能和22個細胞室笨枯。
7. 展望未來，驗證這些預(yù)測對于開發(fā)可能應(yīng)用于糖基化功能的復(fù)雜數(shù)據(jù)集的穩(wěn)健算法將是至關(guān)重要的遇西。

para

1. 糖類也可以被操縱以改善癌癥療法馅精。
2. 因為腫瘤細胞表達了異常高的細胞表面Sia水平，這是被免疫細胞抑制性Siglecs109所識別的粱檀，通過抑制Siglec-Sia的相互作用或從腫瘤細胞中移除Sia洲敢，可以改善對實體腫瘤的免疫靶向性。
3. 值得注意的是茄蚯，通過工程化的嵌合抗原受體(CAR)T細胞分泌細菌唾液酸酶压彭，已經(jīng)實現(xiàn)了從腫瘤細胞中移除Sia睦优。

Glycosylation engineering of therapeutics

para

1. 重組糖蛋白療法的發(fā)展，例如用于刺激血細胞產(chǎn)生的促紅細胞生成素和用于酶替代治療的溶酶體水解酶壮不，強調(diào)了糖基化工程的重要性汗盘。
2. 治療性糖蛋白的糖綴合物已被證明會影響許多與藥理學(xué)相關(guān)的參數(shù)，例如血清半衰期询一；因此隐孽，優(yōu)化這些糖綴合物以增強治療價值并保持藥理學(xué)一致性已成為生物技術(shù)的主要目標。

para

1. 許多療法都是基于單克隆抗體（mAbs）健蕊，如上所述菱阵，通過預(yù)防Asn297處N-聚糖上的巖藻糖基化，可以改善基于IgG的療法的細胞毒性缩功。
2. 例如晴及，利妥昔單抗是一種早期的抗CD20 mAb治療，用于耗竭淋巴瘤和其他CD20+惡性腫瘤中的B細胞嫡锌，現(xiàn)在可以用奧濱珠單抗或生物類似物替代虑稼，這些類似物是由工程化細胞生產(chǎn)的，這些細胞在Asn297的N-聚糖上不產(chǎn)生Fuc（參考文獻84）世舰。
3. 這樣的細胞可能缺乏FUT8（圖5）或SLC35C1（圖2）活性动雹，或者促進分支N-聚糖的合成，這些N-聚糖不是FUT8的好底物跟压，這是通過在產(chǎn)生mAb的細胞中過表達Mgat3和Man2a11 cDNAs實現(xiàn)的（參考文獻114胰蝠、116）。
4. 生物技術(shù)部門也使用糖基化工程來優(yōu)化溶酶體水解酶震蒋，用于溶酶體貯積病的酶替代治療茸塞。
5. 例如，最初用于治療戈謝病III型的葡萄糖腦苷脂酶（GBA）被工程化以攜帶高水平的帶有Man 6-phosphate的N-聚糖查剖，以改善內(nèi)吞作用和定位到溶酶體（參考文獻117）钾虐。
6. 然而，最近發(fā)現(xiàn)與Man 6-phosphate受體的靶向作用不如保護循環(huán)酶免受肝臟凝集素受體清除的重要性大笋庄。
7. 事實上效扫，工程化確保溶酶體酶N-聚糖的完全唾液酸化大大提高了藥物療效（參考文獻118）。
8. 最后直砂，基于細胞的CAR T療法也從糖基化工程中受益菌仁。
9. 例如，如果CAR T細胞在骨髓中經(jīng)FUT6外部巖藻糖基化以產(chǎn)生SLeX表位静暂，那么它們被內(nèi)皮細胞上的E-選擇素識別的效率大約可以提高十倍（參考文獻119）济丘。

para

1. 鑒于目前可用的糖基化工程機會眾多，優(yōu)化糖蛋白療法的最主要限制在于預(yù)測最有效糖型的能力。
2. 提高預(yù)測準確度需要能夠描繪已知和預(yù)測糖基的糖蛋白-糖蛋白以及糖蛋白-配體對接的3D結(jié)構(gòu)的算法摹迷。
3. 令人鼓舞的是疟赊，最近使用AlphaFold 2根據(jù)Mn2+轉(zhuǎn)運蛋白TMEM165的進化保守氨基酸序列生成了其3D膜模型，并通過分子動力學(xué)模擬進行了進一步優(yōu)化峡碉。
4. 該模型揭示了TMEM165-CDG突變的結(jié)構(gòu)和功能影響近哟，為潛在的治療策略提供了洞見。
5. 然而异赫，為了改進這些方法椅挣，需要包含附著在糖蛋白上的糖基的建模算法头岔。

Conclusions and future perspectives

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1. 盡管糖基化是基于遺傳學(xué)的（參見CAZy數(shù)據(jù)庫中所有已知的糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶基因）塔拳，但最終糖苷產(chǎn)物的預(yù)測并不可靠。
2. 為了更好地理解糖基化的遺傳學(xué)峡竣，必須在基因組靠抑、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組學(xué)和細胞水平上采取多種方法繼續(xù)努力适掰。

para

1. 在遺傳和基因組水平上颂碧，一批特征明確的糖基化突變細胞系是理解糖類在細胞基礎(chǔ)實驗中的功能以及糖類合成的遺傳基礎(chǔ)的優(yōu)秀工具。
2. 基于CRISPR的基因篩選將有助于識別參與在生物學(xué)功能支架上合成成熟糖類的所有因素类浪。
3. 人類的GWAS研究對于識別糖基基因以及參與諸如多發(fā)性硬化癥载城、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和癌癥等復(fù)雜疾病的發(fā)展和進展的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)將是非常重要的。
4. 在幾個國家進行的新生兒大規(guī)姆丫停基因組測序正在順利進行诉瓦，并且有望在發(fā)現(xiàn)罕見疾病突變、CDG及其臨床結(jié)果方面帶來巨大益處力细。

para

1. 在轉(zhuǎn)錄組水平上睬澡，像scRNA-seq這樣的技術(shù)將有助于確定依賴于細胞類型和發(fā)育階段的時空基因表達模式。
2. 創(chuàng)新的進展將得到單細胞糖組和RNA測序等技術(shù)的支持眠蚂，這些技術(shù)將scRNA-seq應(yīng)用于結(jié)合了1種39個寡核苷酸條碼凝集素的細胞煞聪，以關(guān)聯(lián)糖基表達與細胞表面糖鏈表達。
3. 另一種方法逝慧，SUGAR-seq昔脯，使用條形碼抗生物素抗體來選擇表達生物素化凝集素的細胞進行scRNA-seq。
4. 通過使用更廣泛的植物凝集素和/或包括寡核苷酸條形碼抗糖鏈抗體來選擇細胞笛臣，這些方法可以得到極大的擴展云稚。

para

1. 在計算方面，已經(jīng)開發(fā)出了一些算法捐祠，這些算法利用糖基化基因轉(zhuǎn)錄水平來預(yù)測細胞群體中表達的糖類13,14,106,133碱鳞。
2. 這些算法無疑描繪了一幅非常廣泛的畫面，并有許多需要注意的地方（在參考資料14中進行了回顧）踱蛀，但隨著scRNA-seq和相關(guān)技術(shù)的靈敏度的提高以及所有糖基化基因表達水平的納入窿给，這些算法將得到改進贵白。

para

1. 未來的工作也需要關(guān)注糖生物學(xué)的蛋白質(zhì)組和空間方面。
2. 糖蛋白質(zhì)組學(xué)崩泡，包括如基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜成像和單細胞糖蛋白質(zhì)組學(xué)等最新創(chuàng)新禁荒，可以確定一群細胞或一小塊組織中糖蛋白攜帶的主要糖鏈。
3. 然而角撞，許多糖蛋白呛伴，如生長因子受體，含量非常低谒所，即使是通過質(zhì)譜分析糖鏈也是一個挑戰(zhàn)热康。
4. 隨著更多糖類藥物的開發(fā)，化學(xué)糖生物學(xué)劣领、糖基化工程和糖蛋白建模以實現(xiàn)最佳糖基化和功能將變得越來越重要姐军。
5. 例如，迫切需要一種方法來可視化半乳糖凝集素格子尖淘，這種格子會隨著糖鏈補體的變化而變化奕锌，據(jù)推測是生長控制調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。
6. 此外村生，使用AlphaFold 2和分子動力學(xué)模擬對CDG突變進行3D建模應(yīng)有助于設(shè)計可能用于精準醫(yī)療的小分子激活劑或抑制劑惊暴。
7. 冷凍電鏡和分子動力學(xué)模擬也將變得越來越重要，因為越來越多的較小膜分子被結(jié)構(gòu)性地表征趁桃。

para

1. 總之辽话，最近的發(fā)展表明，對糖組的理解前景光明镇辉。
2. 科學(xué)和臨床界對已經(jīng)定義的許多CDG的認識為發(fā)現(xiàn)新的CDG和CDG治療的可能性提供了堅實的基礎(chǔ)屡穗。
3. 基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)以及結(jié)構(gòu)生物學(xué)忽肛、質(zhì)譜學(xué)和分子建模技術(shù)上的進步預(yù)示著在定義糖組如何調(diào)控哺乳動物的發(fā)展和疾病中的變化方面將取得快速進展村砂。