O-結合型グリコシル化
O-GalNAcは、免疫応答過程での白血球の循環、受精、侵入微生物に対する防御など、さまざまな過程で重要である。
O-GalNAcは膜の糖タンパク質に一般的な糖で、タンパク質が膜表面から伸びていくよう、膜近接領域の剛性を高めるのを助ける。例えば、LDL受容体はO-グリカンによって剛性が高められた領域が存在することで細胞表面から伸びてゆく。
免疫系の白血球は感染細胞へ移動するために、受容体を介してこれらの細胞と相互作用を行う必要がある。白血球はこうした相互作用を行うことができるよう、細胞表面にリガンドを発現している。PSGL-1(英語版)はこうしたリガンドの1つであり、その機能に必要な多くのO-グリカンを含んでいる。末端のsLeエピトープが受容体の相互作用に必要であり、細胞膜の近傍のO-グリカンはPSGL-1の伸展した構造を維持する。
ムチンはO-グリコシル化が高度になされたタンパク質のグループであり、消化器や呼吸器の表面に並んで感染からの保護を行っている。ムチンは負に帯電しており、水と相互作用して蒸発することを防いでいる。こうした相互作用によって器官は潤滑となって細菌が結合して感染することができないようになっており、保護機能に重要な役割を果たしている。ムチンの変化は、がんや炎症性腸疾患を含む多数の疾患において重要である。ムチンタンパク質上のO-グリカンの欠乏はその立体構造を劇的に変化させ、正しい機能を妨げることが多い。
セリンとスレオニン残基に対するフコースの付加はO-グリコシル化の稀な形式であり、小胞体で2つのフコシルトランスフェラーゼによって触媒される。これらは熱帯熱マラリア原虫Plasmodium falciparumとトキソプラズマToxoplasma gondiiで発見された。
いくつかの異なる酵素がフコースのコアの伸長を触媒する。このことはタンパク質に最初に付加されるフコースに対し、異なる糖が付加されることを意味している。O-グルコシル化とともに、O-フコシル化は主にタンパク質のEGFドメインにみられる修飾である。EGFドメインに対するO-フコシル化は、タンパク質配列の2番目と3番目の保存されたシステイン残基の間の領域に対して行われる。コアとなるO-Fucが付加されると、GlcNAc、ガラクトース、シアル酸の付加による伸長が行われることが多い。
Notchは発生に重要なタンパク質で、いくつかのEGFドメインがO-フコシル化されている。O-フコシル化の変化によってタンパク質が形成する相互作用が決定され、そのため発生時にどの遺伝子が転写されるかが決定される。O-フコシル化は肝臓でのタンパク質分解にも関与している可能性がある。
セリンまたはスレオニンに対するN-アセチルガラクトサミン(GalNAc)の付加は、タンパク質のフォールディングの後にゴルジ体で行われる。この過程は、GalNAcトランスフェラーゼ(GALNT)と呼ばれる酵素によって行われ、酵素には20種類のタイプが存在する。O-GalNAc構造は他の糖や、メチル基やアセチル基など他の化合物の付加によってさらに修飾される。こうした修飾によって8種類のコア構造が形成されることがこれまで知られている。さまざまな細胞種において、グリコシルトランスフェラーゼとして知られるさまざまな酵素によってさらに糖が付加され、そのため形成される糖鎖構造は細胞によって異なる。付加される一般的な糖としては、ガラクトース、N-アセチルグルコサミン、フコース、シアル酸がある。これらの糖は硫酸基やアセチル基の付加によってさらに修飾される。
O-結合型グリコシル化(O-けつごうがたグリコシルか、英: O-linked glycoylation)または単にO-グリコシル化(O-glycosylation)は、タンパク質のセリンまたはスレオニン残基の酸素原子に対する糖分子の付加である。O-グリコシル化はタンパク質が合成された後に起こる翻訳後修飾である。真核生物では、小胞体、ゴルジ体、そして時には細胞質でも行われる。原核生物では細胞質で行われる。セリンまたはスレオニンにはいくつかの異なる糖が付加される場合があり、それらは安定性を変化させたり、活性を調節したりといったいくつかの異なる方法でタンパク質に影響を与える。セリンまたはスレオニンに糖鎖が付加されたO-グリカンは、免疫系細胞の輸送、外来物質の認識、細胞の代謝の制御、軟骨や腱の柔軟性など、体中で多数の機能を持っている。そのため、O-グリコシル化の変化はがん、糖尿病、アルツハイマー病を含む多くの疾患において重要である。O-グリコシル化は、真核生物、古細菌、Burkholderia cenocepacia、Neisseria gonorrhoeae、Acinetobacter baumanniiなど多数の病原性細菌を含む、生命の全てのドメインで生じている。