醣蛋白（Glycoprotein）是攜帶共價連接寡糖鏈的蛋白質，糖基化是真核細胞最普遍且最複雜的轉譯後修飾。人類基因組中約 700 個糖基轉移酶（glycosyltransferases）和糖苷酶（glycosidases）構成「糖基化機器」，控制超過 7000 種醣蛋白的糖鏈結構。
N-linked 糖基化的生合成途徑
在 ER 的胞質面，dolichol-phosphate（Dol-P，一種嵌在 ER 膜中的長鏈異戊二烯脂質）依序接受 GlcNAc（來自 UDP-GlcNAc）和 mannose（來自 GDP-Man），組裝出 Man₅GlcNAc₂-PP-Dol。此中間物由 flippase（RFT1）翻轉至 ER 腔面，再由 Dol-P-Man 和 Dol-P-Glc 供體完成 Glc₃Man₉GlcNAc₂-PP-Dol 十四糖的組裝。ALG（Asparagine-Linked Glycosylation）基因家族編碼此途徑的糖基轉移酶。
OST（oligosaccharyltransferase）複合體將完整的十四糖 en bloc 轉移至新生多肽的 N-X-S/T sequon（X ≠ Pro）。哺乳類有兩種 OST 複合體：STT3A（共轉譯，與 ribosome-translocon 結合）和 STT3B（後轉譯，處理 STT3A 遺漏的位點）。並非所有 sequon 都被糖基化——局部結構、與 ER 膜的距離、和 sequon 周圍的胺基酸組成都影響糖基化效率。
ER 品質控制的醣蛋白密碼（Glycoprotein Code）
轉移後 glucosidase I 和 II 依序去除三個 glucose。Monoglucosylated 形式被 calnexin（膜結合型）和 calreticulin（可溶型）辨認，兩者皆為 lectin chaperone，與共價連接的 ERp57（PDI 家族）協助形成正確的二硫鍵。成功折疊後 glucosidase II 去除最後一個 glucose → 蛋白質離開 calnexin cycle → ER-Golgi transport。折疊失敗的蛋白質被 UDP-glucose:glycoprotein glucosyltransferase（UGGT，品管感測器）重新加上一個 glucose，進入下一輪 calnexin cycle。持續失敗者經 mannose trimming（ER-resident mannosidases）→ 被 EDEM（ER degradation-enhancing α-mannosidase-like）辨認 → ubiquitination → retrotranslocation → proteasomal degradation（ERAD）。
高基氏體的 N-glycan 加工
從 ER 輸出的 Man₈₋₉GlcNAc₂ 結構在 cis-、medial-、trans-Golgi 經過分階段加工：cis-Golgi mannosidase I 修剪至 Man₅GlcNAc₂ → GnT-I 加第一個 GlcNAc（此步驟決定是否走 complex 或 high-mannose 路線）→ mannosidase II → GnT-II → 進一步分支（GnT-IV, V 控制多天線結構）→ 加 fucose、galactose、sialic acid。最終結構可分為三大類：high-mannose（只含 mannose，未經 Golgi 加工）、complex（多天線，含唾液酸等）、hybrid（兩者混合）。
GnT-V（MGAT5）催化 β1,6 分支的添加，增加 N-glycan 的複雜度。Dennis 實驗室的重要發現：GnT-V 表達上調（常見於腫瘤）增加 galectin lattice 的形成，穩定 growth factor receptors（如 EGFR）在細胞膜上的停留時間，降低 endocytosis 速率，增強增殖信號——這是「糖代碼（sugar code）」調控細胞命運的分子機制。
O-linked 糖基化
O-GalNAc（mucin-type）：由 20 種 polypeptide GalNAc-transferases（ppGalNAcTs）在 Golgi 中起始，各 ppGalNAcT 有不同的 peptide substrate preference。Core 1-8 結構由不同的下游酵素生成。Mucin domains 可含數百個 O-glycans，形成「bottle-brush」構型，提供潤滑和保護。Tn antigen（GalNAcα1-Ser/Thr，未延伸的 core）和 sialyl-Tn 是腫瘤相關碳水化合物抗原（TACAs），正被開發為癌症疫苗靶點。
O-GlcNAc：由 OGT（O-GlcNAc transferase）在細胞質/核中添加單個 GlcNAc 至 Ser/Thr，由 OGA（O-GlcNAcase）去除。此修飾與磷酸化競爭相同位點（yin-yang hypothesis），作為營養感測器調控轉錄、信號傳導和蛋白質穩定性。UDP-GlcNAc 經 hexosamine biosynthetic pathway（HBP）合成，整合了葡萄糖、胺基酸、脂肪酸和核苷酸代謝的通量——因此 O-GlcNAcylation 水平反映整體代謝狀態，在糖尿病和神經退行性疾病中具病理意義。
臨床轉譯
治療性醣蛋白（mAbs、EPO、凝血因子）的糖基化品質直接影響藥效和安全性。Afucosylated IgG1 抗體（如 obinutuzumab）因缺少 core fucose 而增強 ADCC——Potelligent® 技術利用 FUT8 knockout CHO 細胞生產此類抗體。Biosimilar 開發中的「glycan comparability」是法規審查重點。