2019年爆發的冠狀病毒?。?/span>COVID-19）是一種由嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（SARS CoV-2）引起的高度傳染性疾病，截止至2021年10月5日，全球已感染超過2.35億人，并導致超過480萬人死亡，因此迫切需要有效的預防和干預措施。2021年11月15日，Signal Transduction and Targeted Therapy期刊（IF 13.493）在線發表了題為“The glycosylation in SARS-CoV-2 and its receptor ACE2”的綜述論文。該文回顧了SARS-CoV-2蛋白以及人類受體ACE2中糖基化的檢測、底物、生物學功能，并總結了已批準和正在進行的與糖基化相關的SARS-CoV-2療法。這篇綜述不僅可以拓寬對病毒糖生物學的理解，還可以為開發針對SARS-CoV-2及其變體的新預防和治療方法提供關鍵線索。

蛋白質糖基化是聚糖與蛋白質氨基酸側鏈共價連接的過程。聚糖通常具有高溶解度和構象熵，調節蛋白質的折疊、結構和功能。SARS-CoV-2被大量高度糖基化蛋白修飾，其糖基化（N糖和O-連接糖）廣泛影響宿主識別、滲透、結合和發病機制。本文系統介紹了蛋白質糖基化鑒定方法，總結了SARS-CoV-2蛋白及其受體蛋白ACE2的糖基組，描述了SARS-CoV-2糖基化的潛在生物學功能，并提出了已批準的SARS-CoV-2糖基化相關的預防治療方法。

N-糖基化是指附著在天冬酰胺殘基上的多糖。葡聚糖前體（Glc3Man9GlcNac2）含有三個葡萄糖（Glc）、九個甘露糖（Man）和兩個N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）。首先在內質網膜上合成，然后通過添加單糖將多糖前體輸送到內質網的管腔進行加工。

O-糖基化通常發生在絲氨酸（Ser）、蘇氨酸（Thr）和酪氨酸（Tyr）殘基上，粘蛋白型O-糖基化（N-乙酰半乳糖胺（GalNAc型））在病毒中常見。在 O-糖基化過程中，GalNAc單糖首先通過GalNAc轉移酶轉移到高爾基體中的 Ser、Thr或Tyr殘基上。然后糖基轉移酶修飾O-連接聚糖，其中包括八個核心結構。Core 1-4是哺乳動物中四種常見的O-GalNAc聚糖核心結構，而Core 1和Core 2更常見于病毒中。

圖1. SARS-CoV-2中N-糖基化和O-糖基化的形成過程

基于質譜（MS）的糖蛋白質組學已被廣泛用于糖基化的位點和結構特異性表征。其中，樣品制備、色譜分離、LC-MS/MS分析和生物信息學數據分析是四個關鍵的流程步驟，并對其進行了總結見下圖。

圖2. 蛋白質糖基化的質譜分析策略

SARS-CoV-2是一種正義單鏈RNA病毒。對SARS-CoV-2分離株的序列分析表明，30kb基因組至少編碼29個蛋白，包括4個結構蛋白、16個非結構蛋白和9個輔助因子。NSP參與病毒加工和復制，結構蛋白包括spike(S)、包膜(E)、膜(M)和核衣殼(N)負責宿主識別、結合、循環和致病。

SARS-CoV-2中的S蛋白是

一個與SARS-CoV相比具有序列變異性>百分之20的蛋白。它是一種三聚體跨膜蛋白，由兩個功能亞基S1和S2.組成，S1亞基負責宿主細胞受體的結合，而S2亞基負責膜融合。S蛋白可以識別并結合ACE2受體作為主要的宿主細胞感染途徑。因此，S蛋白決定了SARS-CoV-2的傳染性和傳播性，是疫苗接種的主要抗原和靶點。目前已報道的S蛋白的多方面N-糖基化圖譜如圖3所示。

圖3. S蛋白的23個N-糖基化位點

除了S蛋白以外，其他SARS-CoV-2功能蛋白，如E蛋白、M蛋白和ORF3a 蛋白，也有豐富的糖基化修飾位點。

圖4. E、M和ORF3a蛋白的糖基化位點

ACE2是人類SARS-CoV-2的主要受體，它在許多器官（如心臟、腎臟和腸道）的細胞膜上表達，是一個具有重要應用前景的藥物靶點。除了表達差異外，ACE2上的糖基化也影響SARS-CoV-2的進入和傳染性。在來自HEK293細胞的重組ACE2蛋白中，已鑒定出7個N-糖位點和2個O-糖位點（圖5）。ACE2的N53、N90、N103、N322、N432、N546和N690位點的多糖大多為復合型，其占有率大于百分之75，且糖鏈中都包含唾液酸。特別是ACE2的N90、N322和N546殘基上的N-糖基化在ACE2與S蛋白RBD的結合中起著關鍵作用。

圖5. 人受體蛋白ACE2的糖基位點

截至2021年4月5日，新冠肺炎有216種疫苗和506種治療藥物處于不同開發階段。其中，92種疫苗和419種治療藥物正在進行臨床試驗，122種疫苗和87種治療藥物正在進行臨床前開發（https://biorender.com/covid-vaccine-tracker）。位點和結構特異性糖基化對感染性和免疫逃逸的影響是疫苗開發的關鍵因素之一。某些疫苗和治療藥物的療效可能與糖基化密切相關（見下表）。