综述：蛋白质糖基化对内质网中 BiP 介导的翻译后转运和折叠的机械效应

《Biophysical Reviews》：Mechanical effect of protein glycosylation on BiP-mediated post-translational translocation and folding in the endoplasmic reticulum

本文聚焦于真核细胞分泌途径中蛋白质的转运与折叠。约三分之一合成的蛋白质进入分泌途径，近 70% 会发生 N-糖基化（N-glycosylation）。文章综述了 N-糖基化对蛋白质转运的影响，探讨其与 BiP 在这一过程中的作用，以及对 ER 质量控制系统的意义。

　　

蛋白质糖基化与转运的研究背景

在真核细胞这个微观世界里，一场忙碌的 “生产活动” 持续进行着。细胞中合成的蛋白质，就像是细胞的 “小使者”，各自承担着重要使命。其中，约三分之一的蛋白质会踏上分泌途径的旅程，而在这些蛋白质里，接近 70% 会经历一种关键的修饰 ——N^-糖基化（N^-glycosylation）。

N^-糖基化在细胞的生命活动中扮演着不可或缺的角色。它参与了众多重要的细胞过程，比如在内质网（endoplasmic reticulum，ER）中，它对糖蛋白折叠的质量控制至关重要。想象一下，内质网就像一个精密的 “加工厂”，N^-糖基化帮助确保在这里加工的糖蛋白都符合质量标准。同时，它还参与了将蛋白质运送到溶酶体的过程，就像给蛋白质指引了正确的 “送货路线”，以及在细胞信号传导中发挥作用，如同细胞间传递信息的 “信号兵”。一旦 N^-糖基化出现问题，后果可能很严重，会引发严重的发育疾病。

这些需要被糖基化的蛋白质，要想完成修饰，必须先通过 Sec61 转运通道（Sec61 translocon channel）进入内质网。它们进入的方式有两种，一种是在翻译的同时就进行转运，也就是共翻译转运（co - translationally）；另一种是在翻译完成后再进行转运，即翻译后转运（post - translationally）。已有研究发现，N^-糖基化不仅能够加快翻译后转运的速度，还可能增强蛋白质的稳定性，而蛋白质折叠也能帮助蛋白质顺利进入内质网。然而，N^-糖基化和蛋白质折叠到底是如何具体影响蛋白质转运的，其中的精确机制还如同迷雾一般，有待科学家们去揭开。

BiP 在蛋白质转运中的关键作用

在蛋白质翻译后转运的过程中，有一个 “得力助手”—— 分子伴侣 BiP。BiP 对于翻译后转运来说至关重要，它采用一种独特的 “棘轮” 机制，助力蛋白质顺利进入内质网。就好像 BiP 是一个 “单向阀门”，只允许蛋白质朝着内质网的方向前进，防止它们 “走回头路”。科学家们已经对 BiP 与蛋白质底物之间的相互作用进行了不少研究，但 BiP 与糖基化底物的结合情况却较少受到关注。

研究方法与目的

为了深入了解 N^-糖基化对蛋白质转运的影响，科研人员采用了多种研究方法，其中包括单分子研究和整体研究方法。通过这些方法，他们试图清晰地阐明 BiP 和 N^-糖基化在蛋白质转运和折叠过程中各自扮演的角色。

一方面，单分子研究可以让科研人员聚焦于单个分子的行为，就像用高倍显微镜观察一个小小的个体，细致地观察单个蛋白质分子在糖基化和 BiP 作用下的转运过程，不放过任何一个细节。另一方面，整体研究方法则从宏观的角度出发，研究大量蛋白质分子的总体行为，了解在细胞这个大环境中，N^-糖基化和 BiP 对众多蛋白质转运的综合影响。

科研人员希望通过这些研究，探索蛋白质转运与糖基化的 “棘轮效应” 之间是否存在直接联系。同时，明确 BiP 结合糖基化蛋白质对于内质网质量控制系统的重要性。内质网质量控制系统就像细胞内的 “质量监管部门”，负责检查进入内质网的蛋白质是否合格，BiP 在其中的作用对于维持细胞正常功能至关重要。

虽然目前对于 N^-糖基化和蛋白质折叠影响蛋白质转运的精确机制还未完全明晰，但随着研究的不断深入，通过单分子研究和整体研究方法的结合，有望逐渐揭开这一神秘面纱，为生命科学领域对于细胞内蛋白质转运和修饰过程的理解提供更深入的认识，也为相关发育疾病的研究和治疗提供潜在的理论基础。