葡萄糖的修飾形式——氨基葡萄糖或葡（萄）糖胺（glucosamine）經(jīng)硫酸化得到的硫酸葡糖胺（glucosamine sulfate）是用于改善關(guān)節(jié)運動的常見補充劑。 然而，在細胞內(nèi)，葡糖胺是在蛋白質(zhì)糖基化過程中附著于通過N-連接糖蛋白的寡糖鏈必需的一個單糖單位。 這類糖修飾對于機體內(nèi)無數(shù)蛋白質(zhì)的功能至關(guān)重要。

現(xiàn)在來自美國肯塔基大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，氨基葡萄糖是貯存在大腦星狀神經(jīng)膠質(zhì)細胞少量糖原的重要組成部分，其中的葡糖胺構(gòu)成了腦細胞蛋白質(zhì)糖基化修飾（N-連接）所需要的葡糖胺的儲備，這為了解由異常的糖原樣細胞聚集體——多聚葡聚糖體（polyglucosan bodies，PGB）引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病（如拉福拉氏?。┨峁┝酥匾娮R。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在最新一期的Cell Metabolism上。

拉福拉氏病（Lafora disease）是由PGB引起的罕見的遺傳性兒童癡呆癥，這項研究表明Lafora病患者腦細胞中的PGB限制了葡糖胺的利用，導(dǎo)致細胞功能紊亂。 隨著年齡的增長以及其他形式的癡呆癥患者，PGB也會在大腦中蓄積。 因此，發(fā)現(xiàn)糖原也是葡糖胺的貯備對于理解與衰老相關(guān)的神經(jīng)學(xué)改變具有廣泛的意義。

研究人員使用生化方法確定了小鼠肌肉、肝臟和大腦中糖原的糖成分。 與僅含有1％葡糖胺的肌肉糖原和少于1％葡糖胺的肝糖原不同，腦糖原包含25％的葡萄糖胺。  

大腦糖原由25％的葡糖胺組成的發(fā)現(xiàn)令人震驚。

在做出這一令人驚訝的發(fā)現(xiàn)后，他們隨后鑒定了負責(zé)將葡糖胺參入糖原并從糖原釋放葡糖胺的酶。 同樣，發(fā)現(xiàn)是出乎意料的，因為這些酶與用于將葡萄糖參入糖原和從糖原釋放葡萄糖的酶相同，即分別是糖原合酶和糖原磷酸化酶

為了了解他們的發(fā)現(xiàn)對Lafora病和PGB引起的神經(jīng)系統(tǒng)問題的影響，研究人員使用了他們新開發(fā)的技術(shù)，稱為基質(zhì)輔助激光解吸/電離行波離子遷移率高分辨率質(zhì)譜（matrix-assisted laser desorption/ionization traveling-wave ion-mobility high-resolution mass spectrometry ，MALDI TW IMS）進行測量，并可視化大腦不同區(qū)域的糖原含量。 他們還使用這種技術(shù)來量化大腦多個區(qū)域中蛋白質(zhì)上糖裝飾的特定模式的變化。

該團隊使用MALDI TW IMS分析了健康小鼠和兩種不同的糖原貯積病小鼠模型的大腦：一種Lafora病模型和一種III型葡萄糖貯積?。℅SD）模型（缺乏糖原脫支酶）。

結(jié)果表明，腦糖原代謝的破壞會導(dǎo)致UDP-N-乙酰氨基葡萄糖（UDP-GlcNAc)和N-連接的蛋白質(zhì)糖基化的整體水平減少。 這些發(fā)現(xiàn)揭示了腦糖原在蛋白質(zhì)糖基化中的基本生物學(xué)作用，與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多種人類疾病直接相關(guān)。