【预备知识】
- 糖基转移酶 #101
哺乳动物基因组中约有 1% 的基因参与 聚糖 的生成或修饰。目前已知所有界别中共有超过 750,000 个糖基转移酶序列，且数量正在快速增长。基于序列分析，它们已被归类为 110 多个 糖基转移酶家族。尽管一个家族成员与另一家族成员之间缺乏显著的序列相似性构成了这种分类的基础，但已识别出 多个家族成员共有 的 短序列基序。这些序列元件通常存在于具有 特定供体底物特异性 的糖基转移酶中；真核生物唾液酸转移酶 常见的 唾液酸基序 就是一个很好的例子。也已鉴定出 半乳糖基转移酶、岩藻糖基转移酶 和 N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶 共有的序列基序。相比之下，所谓的 “DXD” 基序（天冬氨酸-任意残基-天冬氨酸）不 与任何特定的底物特异性相关，该基序参与 金属离子结合 和催化。
图 Essentials of Glycobiology, 4E. Fig. 6.3. 唾液酸基序。典型唾液酸转移酶的结构域结构，显示了该酶家族共有的唾液酸基序。由 48-49 个氨基酸 组成的 唾液酸 L 基序 在成员之间具有显著相似性，氨基酸序列的同一性可高达 65%。唾液酸 S 基序 较小（约 23 个氨基酸），在家族成员之间差异较大，仅有两个绝对保守的残基。在这两种情况中，相同的残基 已标出，而显示 相似性 的残基用括号表示。（星号）表示高度保守序列 H-X4-E 的位置。可能还存在额外的保守基序。
糖基转移酶的有限折叠类型
尽管已确定了大量的序列家族，但结构分析表明糖基转移酶拥有 有限数量 的 折叠类型。迄今为止，已通过 X 射线晶体学 或 低温电子显微镜（cryo-EM） 确定了代表 59 个 CAZy 家族 的 262 个成员 的结构；除少数例外，所有这些结构都具有被称为 GT-A、GT-B、GT-C 和 溶菌酶型 的折叠（图 6.4）。GT-A 和 GT-B 酶使用 核苷酸糖 供体底物，而 GT-C 和 溶菌酶型 酶使用 脂连接糖 供体。
GT-A 折叠糖基转移酶似乎是从一个拥有约 231 个氨基酸核心结构 和一组 保守结构特征 的 共同祖先 进化而来。该核心包含 Rossmann 折叠 的元件，用于介导与核苷酸糖的相互作用，以及通常保守的 DXD 基序，负责 二价阳离子（通常是 Mn++ 或 Mg++）的结合和催化。最近的分析表明，将环插入核心结构 如何促进 GT-A 酶 在进化过程中获得了其所显示的 多样化受体特异性。
GT-B 酶拥有 两个不同结构域，虽然 羧基端结构域 主要负责结合核苷酸糖供体底物，但 两个结构域 都拥有 Rossmann 折叠 的元件。受体底物通常结合在 两个结构域之间的裂隙 中，与 GT-A 酶不同，GT-B 糖基转移酶 不依赖金属离子 且 不具有 DXD 基序。
GT-C 折叠酶是 多跨膜整合膜蛋白，其特点是使用 脂连接糖 供体。最近的 X 射线和 cryo-EM 结构现在正为这些酶如何介导 底物结合 和 催化 提供重要见解。其中值得注意的是 原核生物（PglB 和 AglB）和 真核生物（酵母和人类）寡糖基转移酶 的结构，它们为 N-糖基化（一种在生命所有三个域中保守的修饰）提供了一个模型。GT-C 糖基转移酶之间的结构比较已确定了一个 保守的跨膜螺旋核心，该核心参与结合它们的 聚异戊二烯（焦）磷酸-糖供体，以及数量不等的参与 受体相互作用 的 跨膜和非膜相关片段。
溶菌酶型 糖基转移酶（CAZy 家族 51）参与 细菌肽聚糖 的生物合成，并使用 脂质 II（GlcNAc-MurNAc（五肽）-十一聚异戊二烯焦磷酸）作为供体底物。除了溶菌酶型结构域，这些糖基转移酶还拥有 颌子结构域，该结构域嵌入细胞质膜的 细胞外表面，并提供对 脂质 II 底物的可及性。
最近的一项重大进展表明，对于 利什曼原虫 储存多糖 甘露聚糖 的周转和毒力至关重要的 双重活性糖基转移酶-磷酸化酶，拥有一个以前未在糖基转移酶中观察到的 β 螺旋桨折叠催化结构域。
图 Essentials of Glycobiology, 4E. Fig. 6.4. 代表性的 GT-A、GT-B、GT-C 和 溶菌酶型 折叠糖基转移酶的带状图。GT-A 和 GT-B 结构分别对应于兔 β1-2 N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶 I（PDB ID 1FOA）和 T4 噬菌体 β-葡萄糖基转移酶（PDB ID 1J39）。在这两种情况下，结合的 核苷酸糖供体底物 以棍状表示。GT-C 结构是 弯曲杆菌（
Campylobacter lari）寡糖基转移酶 PglB（PDB ID 3RCE），而溶菌酶型结构是 金黄色葡萄球菌（
Staphylococcus aureus）细菌肽聚糖糖基转移酶（PDB ID 2OLV）与莫能菌素（棍状表示）的复合物。
【进阶】
