胶原蛋白是哺乳动物体内含量最多的蛋白质，约占人体总蛋白量 30% 以上，是细胞外基质的重要组分，主要发挥结构性作用。胶原蛋白 的 糖基化修饰对于其 三股螺旋的组装 以及在 细胞外基质中 的 功能发挥 具有重要意义 。 该 糖基化 过程 发生 于 内质网中， 其中关键的初始步骤 由 半乳糖基转移酶 GLT25D1 催化，其 将半乳糖 残基 转移至胶原蛋白保守 重复 基序 “ Gly- Xaa - Hyl ” 中 的 羟赖氨酸 位点，形成半乳糖基化羟赖氨酸 。 GLT25D1 介导 的糖基化功能异常与多种疾病 的发生发展 密切相关 。因此深入阐明其催化机制及相关疾病的分子致病机制， 能够 为靶向胶原异常合成相关疾病的临床诊断与治疗奠定重要基础。

　　202 6 年 2 月 6 日， 华中科技大学于洪军教授、张敏研究员及 南方科技大学张明杰院士、刘晓天研究员 团队在 Nature Communications 杂志在线发表了题为

　　研究 团队 发现 GLT25D1 呈现出层级化、复杂的装配模式：含 NGT-CGT 双结构域的单体通过 NGT 结构域以 “ 头对头 ” 模式形成二聚体，位点 H113 与 W158 是驱动并稳定该装配的关键残基。进一步，三个二聚体依靠 NGT 结构域之间的相互作用组装为复杂六聚体，整体呈三重对称的环状排列，各单体PG中国电子技术有限公司沿结构中心有序分布。研究团队推测，这种寡聚组装模式有助于酶分子的多个活性中心协同作用于胶原三股螺旋结构，从而提高糖基化修饰效率。

　　值得关注的是，研究团队在 GLT25D1 的 NGT 结构域中观察到一处清晰的配体密度，提示该区域可能结合有内源性配体。结合结构分析与液相色谱 - 质谱联用（ LC-ESI-MS/MS ）鉴定，研究人员鉴定了该密度对应内源性配体 UDP- 半乳糖，而非其同分异构体 UDP- 葡萄糖。这一发现表明 NGT 结构域具有高度特异性的底物结合能力，然而扫描突变实验证实该底物结合位点无糖基化修饰活性，可能是关键的功能调控位点。

　　为了解决胶原糖基化活性无法精确定量的难题，研究团队设计并筛选到了胶原特征多肽，详细表征了 GLT25D1 的活性特征，并进一步捕捉到了 GLT25D1-UDP- 胶原特征多肽的三元复合物状态，明确催化活性中心位于 CGT 结构域，并系统阐明了 GLT25D1 的底物识别特异性与催化机制。分析显示， CGT 结构域中一处高度保守的底物结合凹槽决定了 GLT25D1 对胶原蛋白特征序列 “Gly- Xaa - Hyl ” 的特异性识别，保守残基 D522 是催化 “ 核心开关 ” ，作为 catalytic base 活化受体羟基，在 Mn2+ 的协同下完成反转型 SN2 亲核取代反应。在分子机制解析的基础上，研究团队进一步对多种 GLT25D1 致病突变进行了系统研究，有助于深化对 GLT25D1 表达及功能失调相关致病机制的认识，并为胶原相关疾病的精准诊断提供新的思路。

　　图 1 ：糖基转移酶 GLT 25 D 1 对 胶原蛋白 进行精准半乳 糖基化的分子机制。

　　华中科技大学基础医学院于洪军教授和张敏副研究员、南方科技大学的刘晓天副研究员为本文共同通讯作者。华中科技大学基础医学院博士研究生 孙欢欢和 张敏副研究员 为 共同第一作者， 研究PG中国电子技术有限公司生史云舒、张迪、华正康等参与了相关工作 。中国科学技术大学王朝教授课题组为研究提供了重要支持 。