综述：糖基化对蛋白质折叠的影响：从生物学作用到化学蛋白质合成

这篇综述深入探讨了糖基化（Glycosylation）在蛋白质折叠中的双重作用：既作为生物系统内天然的折叠调控机制（如通过N-糖基化（N-glycosylation）和O-糖基化（O-glycosylation）稳定中间体），又作为化学蛋白质合成中可逆的“临时支架策略”（RGM策略），为解决体外折叠难题提供了创新方案。文章系统分析了糖基化在内质网（ER）、高尔基体中的热力学与熵调控机制，并展望了其在治疗性蛋白质开发中的应用潜力。

　　

糖基化在生物系统与化学合成中的双重角色

糖基化作为真核生物中最普遍的翻译后修饰（PTM），在蛋白质折叠、稳定性和功能中扮演核心角色。内质网（ER）中，N-糖基化通过OST（oligosaccharyltransferase）将核心聚糖（Glc₃Man₉GlcNAc₂）转移至新生肽链，形成“糖代码”以招募分子伴侣（如calnexin/Cnx和calreticulin/Crt），协助正确折叠并启动质量控制。若折叠失败，糖链经UGGT（UDP-glucose:glycoprotein glucosyltransferase）重新葡萄糖化，触发再折叠循环；最终，Man₈GlcNAc₂结构被OS-9/XTP3-B识别，导向ERAD降解通路。

热力学与熵的调控机制

糖基化通过焓效应（如氢键和范德华力）直接稳定蛋白质构象。例如，CD2的N-糖链通过中和Lys⁶¹周围的电荷抑制聚集。熵效应上，糖链的刚性限制构象自由度，加速折叠动力学。分子动力学模拟显示，糖链大小至关重要——过大糖链会阻碍疏水区域塌缩，而二糖结构则优化溶剂化层。

化学合成的临时糖基化策略

针对化学合成蛋白质的折叠难题，研究者提出“可移除糖基化修饰”（RGM）策略：通过临时添加O-β-GlcNAc支架，引导二硫键正确配对（如hepcidin和IL-5），随后酶切除糖链，获得天然构象。类似策略还应用于镜像D-蛋白（如D-RBD和D-TNFα）的折叠，利用L-糖苷酶切除糖链，实现“镜像筛选”应用。

糖基化工程与疾病关联

高尔基体中，糖链进一步加工为复杂结构（如M6P标记溶酶体酶），其异常与癌症（如TGF-β信号抑制）和溶酶体贮积症相关。细菌（如C. jejuni）和酵母的糖基化系统被工程化用于重组蛋白生产，但超甘露糖化可能引发免疫反应。昆虫细胞则因α-1,3-岩藻糖基化需基因改造以适配人类治疗需求。

未来展望

临时糖基化支架的精准设计（如优化糖链大小和位置）与化学伴侣联用，有望突破大分子（>300aa）体外折叠瓶颈，推动治疗性蛋白质和合成生物学的发展。这一策略不仅复现了自然界的折叠智慧，更拓展了人工控制蛋白质结构的边界。