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學習重點 膠原蛋白的脯胺酸經羥化形成羥基脯胺酸：有助於穩定三股螺旋，維持膠原蛋白的結構與機械性質。 常見磷酸化位點為絲胺酸、蘇胺酸及酪胺酸：三者側鏈都有羥基；苯丙胺酸缺少側鏈羥基，不是一般蛋白激酶的典型作用位點。 醣基化先辨認 N-連結與 O-連結：N-連結主要接在天門冬醯胺的側鏈醯胺氮；O-連結主要接在絲胺酸或蘇胺酸的側鏈羥基氧。 凝血酶原含有 γ-羧基麩胺酸：由麩胺酸經維生素 K 依賴性 γ-羧化形成，有助於鈣離子結合及凝血功能。 核心觀念 一、轉譯後修飾：看殘基、反應與功能 蛋白質合成過程中或合成後，可經由酵素在特定胺基酸殘基上進行化學修飾，影響蛋白質的構形、活性、穩定性或分子間作用。常見類型包括磷酸化、醣基化、羥化與羧化。作答時應將「哪一種胺基酸」、「加上什麼基團」與「產生什麼功能」一起記憶。 修飾本單元的重要位點主要意義 磷酸化Ser、Thr、Tyr調節蛋白質及酵素功能 N-連結醣基化Asn醣基與側鏈醯胺氮形成共價鍵 O-連結醣基化主要為 Ser、Thr醣基與側鏈羥基氧形成共價鍵 羥化膠原蛋白中的 Pro形成羥基脯胺酸，穩定三股螺旋 γ-羧化凝血酶原中的 Glu形成 γ-羧基麩胺酸，促進鈣離子結合 二、膠原蛋白：脯胺酸羥化 膠原蛋白合成時，肽鏈上的特定脯胺酸（proline，Pro）殘基會經脯胺酸羥化酶作用，形成4-羥基脯胺酸（4-hydroxyproline）。反應是在殘基上增加羥基（–OH），因此稱為羥化。 此反應需要氧、鐵離子及 α-酮戊二酸，並依賴維生素 C維持酵素中鐵離子的適當狀態。羥基脯胺酸有助於穩定膠原蛋白的三股螺旋，影響其結構穩定性與機械性質。遇到脯胺酸修飾與膠原蛋白「結構彈性」相關的敘述，應連結到羥化；膠原蛋白的主要力學功能則是提供抗拉強度。 膠原蛋白中的部分離胺酸（Lys）也會羥化，形成羥基離胺酸，可進一步接受醣基化，並與膠原蛋白交聯的形成有關。脯胺酸羥化與離胺酸羥化都不是羧化。維生素 C 缺乏會使膠原蛋白形成受影響，可造成牙齦出血、組織脆弱及傷口癒合不良。 三、磷酸化：絲、蘇、酪具有側鏈羥基 蛋白激酶可將 ATP 的磷酸基團轉移到蛋白質殘基上；蛋白磷酸酶則可移除磷酸基團，因此磷酸化通常是可逆性調節。加入磷酸基團會改變局部電荷、構形或蛋白質間作用，可能使酵素活化，也可能使酵素受到抑制，不能一律判定為活化。 胺基酸側鏈特徵一般磷酸化判斷 絲胺酸（Ser）具有醇類羥基常見位點 蘇胺酸（Thr）具有醇類羥基常見位點 酪胺酸（Tyr）芳香環上具有酚羥基常見位點 苯丙胺酸（Phe）具有苯環，但沒有側鏈羥基不是典型位點 酪胺酸與苯丙胺酸的差別在於側鏈是否有羥基，不能因為兩者都有芳香環就視為相同。比較這四種胺基酸何者最不容易被磷酸化時，判斷重點是苯丙胺酸缺少側鏈羥基。蛋白質磷酸化仍有其他特殊位點，不宜將所有生物體的磷酸化絕對限定於 Ser、Thr、Tyr。 四、醣基化：N 接 Asn，O 接 Ser、Thr 醣蛋白的醣基化是酵素將醣基連接到蛋白質上的過程。最重要的兩類為N-連結與 O-連結，名稱中的 N 與 O 指的是蛋白質端參與鍵結的氮原子或氧原子。 類型主要胺基酸連接位置與鍵結 N-連結醣基化天門冬醯胺（asparagine，Asn）側鏈醯胺氮，形成 N-糖苷鍵 O-連結醣基化絲胺酸（Ser）、蘇胺酸（Thr）側鏈羥基氧，形成 O-糖苷鍵 N-連結醣基化常見的辨識序列為Asn-X-Ser/Thr，X 不為脯胺酸；但具有此序列不代表一定發生醣基化。Asn 是天門冬醯胺，不可與天門冬胺酸（aspartate，Asp）混淆，醣基接的是側鏈醯胺氮。 一般醣蛋白常見的醣基化位點為Asn、Ser、Thr。半胱胺酸（Cys）與色胺酸（Trp）不是典型 N-或 O-連結醣基化的主要位點，因此在比較「最不容易」或「主要位點除外」時，應優先排除它們。特殊的 S-連結或 C-連結醣基化確實存在，故「不是主要位點」不等於「任何情況下都不能醣基化」。 酪胺酸雖可在特殊情況下形成 O-連結醣基化，但一般醣蛋白最典型的配對仍是Asn－N-糖苷鍵、Ser/Thr－O-糖苷鍵。此外，酵素性醣基化（glycosylation）應與非酵素性糖化（glycation）區分，不可因離胺酸可參與非酵素性糖化，就將它列為典型 O-連結醣基化位點。 五、凝血酶原：維生素 K 與 γ-羧基麩胺酸 凝血酶原的特定麩胺酸（Glu）殘基經維生素 K 依賴性 γ-羧化，形成γ-羧基麩胺酸（γ-carboxyglutamate，Gla）。增加的羧基有助於結合鈣離子，使凝血蛋白能有效與帶負電的膜磷脂作用，參與凝血反應。 辨識特徵性修飾時，應記住膠原蛋白對應羥基脯胺酸，凝血酶原對應 γ-羧基麩胺酸。甲基離胺酸屬於離胺酸甲基化的產物；硒半胱胺酸則藉特殊轉譯機制納入蛋白質，都不是凝血酶原此項維生素 K 依賴性修飾的產物。 常考陷阱 將羥化寫成羧化：羥化增加 –OH；羧化增加 –COOH。脯胺酸形成的是「羥基脯胺酸」，凝血酶原的麩胺酸形成的是「γ-羧基麩胺酸」。 將 Ser 寫成 N-連結位點：Ser、Thr 主要以羥基氧形成 O-連結；Asn 才是典型 N-連結位點。 把 Asn 與 Asp 混為一談：典型 N-連結醣基化要認天門冬醯胺及其側鏈醯胺氮。 認為有芳香環就能磷酸化：Tyr 有酚羥基，Phe 沒有；一般比較時，Phe 最不容易被磷酸化。 將 Cys、Trp 列為主要醣基化位點：一般考點以 Asn、Ser、Thr 為主，特殊醣基化不改變這項判斷。 認為磷酸化一定活化酵素：作用取決於蛋白質與修飾位置，可能活化，也可能抑制。 混淆維生素 C 與 K：維生素 C 協助膠原蛋白羥化；維生素 K 參與凝血蛋白的 γ-羧化。 記憶口訣 「磷找絲蘇酪；N 糖天門冬醯胺，O 糖絲與蘇；C 助脯羥膠原穩，K 助麩羧結合鈣。」 「脯羥」指脯胺酸羥化；「麩羧」指麩胺酸 γ-羧化。先分清羥與羧、氮與氧，即可掌握本單元的主要判斷。