glycosylering er en vigtig ændring af eukaryote proteiner, fordi de tilsatte sukkerrester ofte bruges som molekylære flag eller genkendelsessignaler til andre celler end kommer i kontakt med dem. Der er to typer proteinglykosylering, som begge kræver import af målpolypeptidet til ER. N-bundet glycosylering begynder faktisk i det endoplasmatiske retikulum, men O-bundet glycosylering forekommer ikke, før polypeptidet er blevet transporteret ind i Golgi-apparatet. Derfor er det også tilfældet, at N-bundet glycosylering normalt kan (og er) begynder som en co-translationel mekanisme, hvorimod O-bundet glycosylering skal forekomme post-translationelt. Andre store forskelle i de to typer glycosylering er (1) N-bundet glycosylering forekommer på asparagin (N) rester inden for en n-S-eller N-T-sekvens (H er en hvilken som helst anden aminosyre end P eller D), mens O-bundet glycosylering forekommer på sidekædehydroksyl ilt af enten serin-eller threoninrester bestemt ikke ved omgivende sekvens, men ved sekundær og tertiær struktur; (2) N-bundet glycosylering begynder med et “træ” med 14 specifikke sukkerrester, der derefter beskæres og ombygges, men forbliver ret stort, mens O-bundet glycosylering er baseret på sekventiel tilsætning af individuelle sukkerarter og strækker sig normalt ikke ud over nogle få rester.
teknisk begynder N-glycosylering, før et protein overhovedet oversættes, da dolicholpyrophosphat oligosaccharidet (dvs.sukker “træet” – forresten ikke et officielt udtryk) syntetiseres i ER (Figur \(\Sideindeks{12}\)) uden at blive udløst af translation eller proteinindgang.
Dolichol er et langkædet carbonhydrid, der primært findes i er-membranen, og fungerer som et midlertidigt anker for n-glycosyleringsoligosaccharidet, når det syntetiseres, og når det venter på et passende protein til glycosylat. Oligosaccharidsyntesen begynder med tilsætning af to n-acetylglucosaminrester til pyrophosphatbinderen efterfulgt af en mannose. Fra denne mannose forgrener oligosaccharidet sig, hvor den ene gren modtager yderligere tre mannoserester og den anden modtager en. Indtil videre har alle disse tilføjelser til oligosaccharidet fundet sted i cytoplasmaet. Nu er glycolipidet vendt indad til ER lumen! En gang i lumen tilsættes yderligere fire mannoser, og til sidst topper tre glukoserester strukturen.
ikke alle nukleosider anvendes til denne proces: sukkerarter er kun fundet knyttet til UDP, BNP og CMP. UDP er den mest alsidige, bindende n-acetylgalactosamin (GalNAc), N-acetylglucosamin (GlcNAc), N-acetylmuraminsyre, galactose, glucose, glucuronsyre og ksylose. BNP bruges til mannose og fucose, mens CMP kun bruges til sialinsyre.
de stoffer, der udfører glycosyleringen, er glycosyltransferaser, der er specifikke for både den tilsatte sukkerrest og måloligosaccharidet. Sukkerarter, der anvendes af sukkerarter, er ikke blot sukker, men nukleotidsukker-normalt et sukker forbundet med et nukleosiddiphosphat, for eksempel uracil diphosphat glucose (UDP-glucose) eller BNP – mannose.
det n-forbundne oligosaccharid har to fysiologiske roller: det fungerer som basis for yderligere glycosylering, og det bruges som en markør til fejlkontrol af proteinfoldning af calneksin-calreticulin-systemet (figur \(\Sideindeks{13}\)). Når oligosaccharidet er bundet til det nye polypeptid, begynder processen med yderligere glycosylering med virkningen af en glucosidase, og som fjerner to af glucoserne. Den sidste glukose er nødvendig for at hjælpe glycoproteindocken med enten calreticulin eller calreticulin (Figur13, trin 1 eller 4), som er meget ens proteiner, der har en langsom glucosidaseaktivitet og associerer med en proteindisulfidisomeraselignende aktivitet.
den proteindisulfidisomeraselignende aktivitet kommer fra erp57, som teknisk set er en thioloksidoreduktase, men funktionelt ligner PDI.
den største forskel er, at calreticulin er opløseligt i er-lumen, mens calneksin er bundet til ER-membranen. Begge holder midlertidigt fast på glycoproteinet, hvilket giver det tid til at (re) folde og muligvis omarrangere disulfidbindinger, så fjerner det glukosen, så glycoproteinet kan fortsætte på vej. Det er vigtigt, at hvis glycoproteinet ikke er fuldstændigt foldet (trin 2a), kan UDP-glucose:glycoprotein glucosyltransferase (GT) genkender det og tilføjer glukoseresten tilbage (trin 3), hvilket tvinger det til at gå gennem calreticulin/calneksin-cyklussen igen i håb om at folde korrekt denne gang. Hvis den er blevet foldet korrekt (trin 2B), kan den genkendes af ER-Kurt-1,2-mannosidase, som fjerner en mannose og fuldfører glycosyleringsmodifikationerne i ER.
de fleste glycoproteiner fortsætter med oligosaccharidomdannelse, når de først er flyttet fra ER til Golgi-apparatet ved vesikulær transport. Der beskæres en række glycosidaser og glycosyltransferaser og tilsættes til oligosaccharidet. Selvom glycosyleringen er konsistent og stereotyp for et givet protein, er det stadig uklart nøjagtigt, hvordan glycosyleringsmønstrene bestemmes.
to almindelige antibiotika, tunicamycin og bacitracin, kan målrette mod N-bundet glycosylering, selvom deres antibiotiske egenskaber kommer fra at forstyrre dannelsen af bakteriecellevægge. Tunicamycin er en analog af UDP-GlcNAc, og inde i eukaryote celler kan forstyrre den oprindelige oligosacchariddannelse ved at blokere den oprindelige GlcNAc-tilsætning til dolicholphosphatet. Da det kan transporteres ind i eukaryote celler, er tunicamycin ikke klinisk nyttigt på grund af dets toksicitet. Bacitracin er derimod et lille cyklisk polypeptid, der binder til dolichol-PP, der forhindrer dets dephosphorylering til dolichol-P, hvilket er nødvendigt for at opbygge oligosaccharidet. Bacitracin er ikke cellepermeabelt, så selvom det har lignende aktivitet som tunicamycin på bakterier ved at forstyrre ekstracellulær glycolipidsyntese, der er nødvendig til dannelse af cellevægge, er det ufarligt for eukaryoter og er således et nyttigt terapeutisk antibiotikum.