大家好，今天为大家分享一篇最近发表在JACS上的文章：Residues Comprising the Enhanced Aromatic Sequon Influence Protein N-glycosylation Efficiency，通讯作者为Jeffery W. Kelly（美国Scripps研究所分子医学、化学学院）和翁啟惠教授（台北中央研究院基因组研究中心）。Jeffery课题组的主要方向为利用化学、生物学手段研究蛋白质折叠、错误折叠与重大疾病之间的关系；翁啟惠则是糖化学领域的大牛，曾开发出大规模寡糖生物合成的新方法。
N-糖基化是蛋白质组重要的翻译后修饰之一。新肽链经核糖体合成后转运到内质网，Asn残基的酰胺基团经OST（寡糖转移酶）催化连接上N-糖基化修饰，这一修饰对于蛋白质的正确折叠和稳定性起到关键作用。OST只能识别并糖基化Asn-X-Ser/Thr序列（NXS/T序列子，X为除Pro外的任意氨基酸），但并不是所有的NXS/T序列子都能被OST糖基化。前人研究表明asn是什么氨基酸，当Asn残基前第2位为芳香氨基酸（Phe/Trp/Tyr）时中创网，N-糖基化的概率增加。Asn前后5个氨基酸序列会影响OST糖基化效率，但具体机理人们尚不清楚。
这篇文章利用hCD2ad(human CD2 adhesion domain)模型，探究了临近氨基酸序列对于糖基化效率的影响。记待研究的Asn为第i位（hCD2ad上野生型i=65），依次对i-2, i-1, i+1进行全氨基酸突变，并测定突变后糖基化修饰与未糖基化修饰的蛋白之比，确定氨基酸序列对糖基化修饰率的影响。实验结果表明asn是什么氨基酸，i-2位为芳香氨基酸或含硫氨基酸、i-1位为Cys、i+1位带羟基或体积较小时糖基化效率最高。根据大量序列组合的结果，他们拟合出根据临近氨基酸预测N-糖基化效率的经验公式，并利用上述模型对其他N-糖基化蛋白进行预测。例如，BCMA蛋白的Asn42满足上述规律，实验证明其确实具有较高糖基化率；当周围序列按照拟合经验公式优化后，BCMA突变体的N-糖基化率进一步增加；在有两个N-糖基化位点的蛋白IFN-γ上，模型预测也比较准确。最后，研究人员通过计算机模拟hOST催化中心结构，解释了氨基酸残基与糖基化修饰效率的关系。
该研究利用大量点突变实验获得相关数据，并建立数学模型预测，取得了不错的效果，对于蛋白结构设计和功能预测的实验设计思路有一定指导意义。
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DOI: 10.1021/jacs.7b03868
