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[1]。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[2]。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[3]、Neisseria gonorrhoeae[4]、Acinetobacter baumannii[5]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。
一般的なO-グリコシル化
O-N-アセチルガラクトサミン（O-GalNAc）一般的なO-GalNAcコア構造。コア1、コア2、ポリ-N-アセチルラクトサミン構造。
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[1][6]。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[6]。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[1]。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[2]。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[6]。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。H抗原にN-アセチルガラクトサミン（GalNAc）が付加されることでA抗原が形成され、ガラクトース（Gal）が付加されることでB抗原が形成される。 GalNAcは、GALNTの活性によって前駆体分子からセリンまたはスレオニン残基へ付加される[1]。この前駆体はタンパク質への付加が行われる場所へ糖を輸送するために必要である。多数の酵素が糖の付加を行い、そのそれぞれが異なる残基に対する選択性を持つため、GalNAcは特定の残基に特異的に付加されるというわけではない[7]。しかし、セリンまたはスレオニンの近傍にはプロリン残基が存在していることが多い[6]。 1つ目の糖が付加されると、他のグリコシルトランスフェラーゼがさらなる糖の付加を触媒する。形成される最も一般的な構造はコア1とコア2である。コア1は1つ目のGalNAcにガラクトース（Gal）が付加されることで形成される。コア2はコア1に加えてさらにN-アセチルグルコサミン（GalNAc）が存在する[6]。コア2にGlcNAcとGalが交互に付加されることで、ポリ-N-アセチルラクトサミン構造が形成される[6]。 O-グリカンの末端の糖はレクチンによる認識に重要であり、免疫系で重要な役割を果たす。フコシルトランスフェラーゼ
生合成
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[1][2]。
