综述：人乳寡糖合成中的糖基转移酶：结构机制与理性设计

这篇综述系统阐述了糖基转移酶（GTs）在人乳寡糖（HMOs）生物合成中的核心作用，聚焦（α/β）-糖基转移酶（FucTs/SiaTs/GalTs/GlcNAcTs）的结构机制与理性设计策略，涵盖晶体结构解析、深度学习驱动的de novo设计及工业合成瓶颈突破方案，为碳水化合物活性酶的精准工程提供框架。

　　

糖基转移酶在人乳寡糖合成中的结构机制与催化奥秘

人乳寡糖（HMOs）作为母乳中第三大固体成分，其结构多样性源于糖基转移酶（GTs）对乳糖核心的精准修饰。α-1,2/1,3-岩藻糖基转移酶（FucTs）催化生成2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）和3-岩藻糖基乳糖（3-FL），而α-2,3/6-唾液酸转移酶（SiaTs）通过连接N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）形成唾液酸化HMOs。β-1,3-N-乙酰葡糖胺转移酶（GlcNAcTs）与β-1,3-半乳糖转移酶（GalTs）则进一步延伸结构，生成乳糖-N-新四糖（LNnT）等分支寡糖。

晶体结构揭示GT-B折叠的催化密码

目前仅α1,3-FucT和α2,3/6-SiaT的截短体晶体结构被解析，均呈现GT-B折叠特征——N/C端间形成的空腔可容纳糖基供体与受体。当供体结合时，构象变化触发催化中心的电荷重组，其中保守的DXD基序通过螯合Mn²⁺稳定过渡态，而受体结合槽的芳香族残基（如W₃₅₆）通过π-堆积作用定向糖苷键形成。

理性设计打破工业合成瓶颈

针对溶解性差的问题，表面暴露的疏水残基（如F₁₂₅）被替换为亲水残基；通过过渡态模拟将α2,6-SiaT的k_cat/K_m提升3倍；而深度学习工具AlphaFold3预测的高置信度模型指导了FucT的β-1,3-半乳糖分支特异性改造。

未来挑战与AI驱动的新纪元

尽管取得进展，多数GTs的全长结构仍待解析，特别是调控区域选择性（regioselectivity）的分子开关尚未明确。融合冷冻电镜与量子力学计算将揭示过渡态动态，而生成式AI有望设计出超越天然酶的“超级GTs”，实现HMOs的按需合成。

（注：全文严格基于原文缩略语与结构描述，未添加非文献依据的推测）