糖基化对蛋白质折叠的影响：热力学稳定性的深度解析

糖基化是蛋白质生物合成中最常见的翻译后修饰之一，但其对蛋白质热力学和动力学的影响仍然不太清楚。我们基于原生蛋白质拓扑结构，采用一个极简模型，其中每个氨基酸和糖环均由一个小珠子表示，以研究糖基化对蛋白质折叠的影响。我们在计算机模拟中研究了63种工程化的SH3结构域变体，这些变体在蛋白质表面不同部位与不同数量的共轭多糖链进行了糖基化。观察到多糖链对蛋白质的热稳定性与附着链的数量成比例。与最近的实验数据一致，热稳定性的程度依赖于糖基化位点的位置，但仅与糖链的大小弱相关。热力学分析显示，糖基化增强蛋白质稳定性的来源是未折叠状态的去稳定化，而不是折叠状态的稳定化。未折叠状态的较高自由能是由内能引起的，因为体积较大的多糖链迫使未折叠的集合体采取更扩展的构象，防止形成残余结构。糖基化引起的热力学稳定性与动力学稳定性相结合。糖链对蛋白质生物物理特性的影响可能与细胞中常见的其他蛋白质聚合物结合系统相关，这些通常发生在翻译后修饰或生物技术目的中。