【预备知识】
---
对于 N-聚糖人源化，植物提供了比酵母更简单的起点，因为植物的主要天然N-聚糖是寡甘露糖 (Man3GlcNAc2) 和以 GlcNAc 终止的双触角 (GlcNAc2Man3GlcNAc2)。寡甘露糖N-聚糖的丰度似乎是由于一种 β-己糖胺酶，它通过与 GlcNAc-转移酶的竞争来移除附着的 GlcNAc 残基，这也是昆虫细胞中的一个特征。两种植物特异性N-聚糖修饰包括核心 α1-3-Fuc（而不是哺乳动物核心 α1-6-Fuc）和连接到 N-聚糖核心中 β-Man 的 β1-2-Xyl。这两种修饰在人类中都可能具有免疫原性。植物还会产生其他物种中不存在的独特类型的O-糖基化，这给治疗性糖蛋白的生成带来了潜在问题。
N-糖基化工程
在工程化植物以实现人类样N-糖基化方面取得了巨大进展。在不同的植物中，包括拟南芥（Arabidopsis thaliana）和本氏烟草（Nicotiana benthamiana），已实现了抑制复杂N-聚糖形成的 β-己糖胺酶以及 α1-3-岩藻糖基转移酶 和 β1-2-木糖基转移酶 的敲低或敲除。生产了接近均一的双触角 GlcNAc2Man3GlcNAc2 N-聚糖。通过引入 Gal（使用 B4GALT1）和唾液酸（使用 ST6GAL1 以及合成和转运 CMP-Neu5Ac 所需的酶），在使用多达六个基因构建体的工程设计中，进一步对这些聚糖进行了工程化。这些人源化植物在各种重组糖蛋白上生产了无核心岩藻糖的 α2-6-Neu5Ac 封端的双触角N-聚糖。这些成就依赖于组合筛选策略来识别外源酶的适当嵌合构建体，以将工程化糖基化推向均一性。
在植物中生产的、携带天然寡甘露糖N-糖基化的糖蛋白已作为批准药物投入使用。对于酶替代疗法，在胡萝卜中生产的葡萄糖脑苷脂酶（阿糖苷酶 α）的末端甘露糖N-聚糖对于靶向内源性人类甘露糖受体是有益的，尽管存在 α1-3-Fuc 和 β1-2-Xyl 修饰，并且正在临床中使用。此外，已使用无 α1-3-Fuc 和 β1-2-Xyl 的糖工程化本氏烟草细胞来生产用于治疗埃博拉病毒感染的三抗体鸡尾酒。
O-糖基化工程
植物不具有在其他真核生物中发现的 O-糖基化类型，但会产生带有两种独特 O-聚糖的延伸素（extensins）和阿拉伯半乳聚糖蛋白（arabinogalactan proteins）。一系列脯氨酰-4-羟化酶（P4H）将选定的 Pro 残基转化为羟脯氨酸，后者可能被一系列酶阿拉伯糖基化。此外，Ser 残基可能通过添加 Gal 残基而O-糖基化。尽管已在不同植物中敲除了一些 P4Hs 和糖基转移酶，但尚不清楚是否可以完全消除这些修饰而不影响活力。尽管如此，通过引入必要的多肽 GalNAc-转移酶和延伸酶，已将人类 O-GalNAc 糖基化机制工程化到植物中，而可能不需要 UDP-Glc/-GlcNAc 4-差向异构酶 和 UDP-GalNAc 转运体。人类核心1 O-聚糖生物合成和唾液酸化机制，包括 ST3GalI 唾液酸转移酶，也已成功引入植物。如果可以解决与羟脯氨酸相关的问题，植物提供了一个有价值的系统，可以在其中工程化和利用不同类型的哺乳动物O-糖基化。植物中糖工程的一个明显亮点是联合引入14个基因，用于在烟草细胞中生产具有人类唾液酸化双触角N-聚糖和核心1 O-聚糖的主要人类治疗性糖蛋白——红细胞生成素。
