Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
глутаматдегидрогеназа (GLDH)
Идентификаторы
ЕС нет.1.4.1.2
№ CAS9001-46-1
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
глутаматдегидрогеназа [НАД (Ф) +]
Идентификаторы
ЕС нет.1.4.1.3
№ CAS9029-12-3
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
глутаматдегидрогеназа (НАДФ +)
Идентификаторы
ЕС нет.1.4.1.4
№ CAS9029-11-2
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Глутаматдегидрогеназа (GLDH, GDH) - это фермент, наблюдаемый как в прокариотах, так и в митохондриях эукариот . Вышеупомянутая реакция также дает аммиак, который у эукариот канонически перерабатывается в качестве субстрата в цикле мочевины . Обычно реакция превращения α-кетоглутарата в глутамат не происходит у млекопитающих, поскольку равновесие глутаматдегидрогеназы способствует образованию аммиака и α-кетоглутарата. Глутаматдегидрогеназа также имеет очень низкое сродство к аммиаку (высокая константа Михаэлиса примерно 1 мМ), и поэтому в организме должны присутствовать токсичные уровни аммиака, чтобы протекала обратная реакция (то есть α-кетоглутарат и аммиак в глутамат и НАД (Ф) +). Однако в мозге соотношение НАД + / НАДН в митохондриях мозга способствует окислительному дезаминированию (т.е. глутамат до α-кетоглутарата и аммиака). [1] У бактерий аммиак ассимилируется до аминокислот через глутамат и аминотрансферазы. [2] У растений фермент может работать в любом направлении в зависимости от окружающей среды и стресса. [3] [4] Трансгенные растения, экспрессирующие микробные GLDH, обладают повышенной устойчивостью к гербицидам, дефициту воды и патогенным инфекциям. [5] Они более питательны. [6]

Фермент представляет собой ключевое звено между катаболическим и анаболическим путями и, следовательно, повсеместно встречается у эукариот. У людей соответствующие гены называются GLUD1 (глутаматдегидрогеназа 1) и GLUD2 (глутаматдегидрогеназа 2), и в геноме человека также есть по крайней мере 8 псевдогенов GLDH, что, вероятно, отражает влияние микробов на эволюцию эукариот.

  • Глутамат

  • α-кетоглутарат

Клиническое применение [ править ]

ГЛДГ можно измерить в медицинской лаборатории для оценки функции печени. Повышенные уровни ГЛДГ в сыворотке крови указывают на повреждение печени, и ГЛДГ играет важную роль в дифференциальной диагностике заболеваний печени, особенно в сочетании с аминотрансферазами . ГЛДГ локализуется в митохондриях.поэтому практически ничего не высвобождается при генерализованных воспалительных заболеваниях печени, таких как вирусные гепатиты. Заболевания печени, при которых преобладает некроз гепатоцитов, такие как токсическое поражение печени или гипоксическое заболевание печени, характеризуются высокими уровнями ГЛДГ в сыворотке. ГЛДГ важен для различения острого вирусного гепатита и острого токсического некроза печени или острого гипоксического заболевания печени, особенно в случае поражения печени очень высокими аминотрансферазами. В клинических испытаниях GLDH может служить критерием безопасности лекарства.

ИФА (иммуноферментный анализ) на токсин Clostridioides difficile или глутаматдегидрогеназу может использоваться в качестве диагностики у пациентов с псевдомембранозным колитом.

Кофакторы [ править ]

НАД + (или НАДФ + ) является кофактором реакции глутаматдегидрогеназы с образованием α-кетоглутарата и аммония в качестве побочного продукта. [4] [7]

В зависимости от того, какой кофактор используется, ферменты глутаматдегидрогеназы делятся на следующие три класса:

  • EC 1.4.1.2: L-глутамат + H 2 O + NAD + 2-оксоглутарат + NH 3 + NADH + H +
  • EC 1.4.1.3: L-глутамат + H 2 O + NAD (P) + 2-оксоглутарат + NH 3 + NAD (P) H + H +
  • EC 1.4.1.4: L-глутамат + H 2 O + NADP + 2-оксоглутарат + NH 3 + NADPH + H +

Роль в потоке азота [ править ]

Инкорпорация аммиака у животных и микробов происходит под действием глутаматдегидрогеназы и глутаминсинтетазы . Глутамат играет центральную роль в потоке азота у млекопитающих и микробов, выступая как донором азота, так и акцептором азота.

Регулирование глутаматдегидрогеназы [ править ]

У людей активность глутаматдегидрогеназы контролируется посредством АДФ-рибозилирования , ковалентной модификации, осуществляемой геном sirt4 . Это регулирование ослабляется в ответ на ограничение калорийности и низкий уровень глюкозы в крови . В этих условиях активность глутаматдегидрогеназы повышается, чтобы увеличить количество продуцируемого α-кетоглутарата, который можно использовать для выработки энергии за счет использования в цикле лимонной кислоты для получения в конечном итоге АТФ .

У микробов активность контролируется концентрацией аммония и / или иона рубидия аналогичного размера, который связывается с аллостерическим участком на GLDH и изменяет K m ( константу Михаэлиса ) фермента. [8]

Контроль GLDH посредством ADP-рибозилирования особенно важен в продуцирующих инсулин β-клетках . Бета-клетки секретируют инсулин в ответ на увеличение соотношения АТФ: АДФ , и, поскольку аминокислоты расщепляются GLDH на α-кетоглутарат, это соотношение увеличивается, и секретируется больше инсулина. SIRT4 необходим для регулирования метаболизма аминокислот как метода контроля секреции инсулина и регулирования уровня глюкозы в крови.

В конце 1950-х - начале 1960-х Карл Фриден обнаружил, что глутаматдегидрогеназа бычьей печени регулируется нуклеотидами. [9] [10] [11] [12] В дополнение к описанию эффектов нуклеотидов, таких как АДФ, АТФ и ГТФ, он подробно описал различное кинетическое поведение НАДН и НАДФН. Таким образом, это был один из первых ферментов, проявивших то, что позже было описано как аллостерическое поведение.[13]

Мутации, которые изменяют сайт аллостерического связывания GTP, вызывают перманентную активацию глутаматдегидрогеназы и приводят к синдрому гиперинсулинизма-гипераммонемии .

Регламент [ править ]

Аллостерическая регуляция :

Этот белок может использовать морфеиновую модель аллостерической регуляции . [7] [14]

Аллостерические ингибиторы:

  • Гуанозинтрифосфат (ГТФ)
  • Аденозинтрифосфат (АТФ)
  • Пальмитоил-КоА
  • Zn 2+

Активаторы:

  • Аденозиндифосфат (АДФ)
  • Лейцин
  • l-изолейцин
  • l-валин
  • Гуанозин дифосфат

Другие ингибиторы:

  • EGCG [15]

Кроме того, GLDH мышей демонстрирует субстратное ингибирование, благодаря которому активность GLDH снижается при высоких концентрациях глутамата. [7]

Изоферменты [ править ]

Люди экспрессируют следующие изоферменты глутаматдегидрогеназы :

глутаматдегидрогеназа 1
Идентификаторы
Условное обозначениеGLUD1
Альт. символыGLUD
Ген NCBI2746
HGNC4335
OMIM138130
RefSeqNM_005271
UniProtP00367
Прочие данные
Номер ЕС1.4.1.3
LocusChr. 10 q21.1-24.3
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро
глутаматдегидрогеназа 2
Идентификаторы
Условное обозначениеGLUD2
Альт. символыGLUDP1
Ген NCBI2747
HGNC4336
OMIM300144
RefSeqNM_012084
UniProtP49448
Прочие данные
Номер ЕС1.4.1.3
LocusChr. X q25
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

См. Также [ править ]

  • Анаплеротические реакции

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ McKenna MC, Ferreira GC (2016). «Ферментные комплексы, важные для глутамат-глутаминового цикла». Успехи нейробиологии . 13 : 59–98. DOI : 10.1007 / 978-3-319-45096-4_4 . ISBN 978-3-319-45094-0. PMID  27885627 .
  2. Перейти ↑ Lightfoot DA, Baron AJ, Wootton JC (май 1988 г.). «Экспрессия гена глутаматдегидрогеназы Escherichia coli в цианобактерии Synechococcus PCC6301 вызывает толерантность к аммонию». Молекулярная биология растений . 11 (3): 335–44. DOI : 10.1007 / BF00027390 . PMID 24272346 . S2CID 21845538 .  
  3. ^ Мунгур Р., Гласс А.Д., Гуденов Д.Б., Лайтфут Д.А. (июнь 2005 г.). «Дактилоскопия метаболитов в трансгенной Nicotiana tabacum, измененная геном глутаматдегидрогеназы Escherichia coli» . Журнал биомедицины и биотехнологии . 2005 (2): 198–214. DOI : 10,1155 / JBB.2005.198 . PMC 1184043 . PMID 16046826 .  
  4. ^ a b Grabowska A, Nowicki M, Kwinta J (2011). «Глутаматдегидрогеназа прорастающих семян тритикале: экспрессия генов, распределение активности и кинетические характеристики» . Acta Physiol. Завод . 33 (5): 1981–90. DOI : 10.1007 / s11738-011-0801-1 .
  5. ^ Лайтфут Д.А., Бернхард К, Mungur R, S Nolte, Ameziane R, Колтер А, Джонс К., Икбал МДж, Varsa Е, Янг В (2007). «Повышенная засухоустойчивость трансгенных растений Zea mays, которые экспрессируют ген глутаматдегидрогеназы (gdhA) E. coli». Euphytica . 156 (1–2): 103–116. DOI : 10.1007 / s10681-007-9357-у . S2CID 11806853 . 
  6. Перейти ↑ Lightfoot DA (2009). «Гены для повышения эффективности использования азота в сельскохозяйственных культурах». В лесу, Эндрю; Мэтью А. Дженкс (ред.). Гены абиотического стресса растений . Вили-Блэквелл. С. 167–182. ISBN 978-0-8138-1502-2.
  7. ^ a b c Botman D, Tigchelaar W, Van Noorden CJ (ноябрь 2014 г.). «Определение активности глутаматдегидрогеназы и ее кинетики в тканях мышей с использованием метаболического картирования (количественная гистохимия ферментов)» . Журнал гистохимии и цитохимии . 62 (11): 802–12. DOI : 10.1369 / 0022155414549071 . PMC 4230541 . PMID 25124006 .  
  8. ^ Вуттон JC (февраль 1983 г.). «Повторная оценка аммоний-ионного сродства НАДФ-специфичных глутаматдегидрогеназ. Активация фермента Neurospora crassa ионами аммония и рубидия» . Биохимический журнал . 209 (2): 527–31. DOI : 10.1042 / bj2090527 . PMC 1154121 . PMID 6221721 .  
  9. ^ Frieden C (апрель 1959). «Глутаминовая дегидрогеназа. II. Влияние различных нуклеотидов на ассоциативно-диссоциативные и кинетические свойства» . Журнал биологической химии . 234 (4): 815–20. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 70181-6 . PMID 13654269 . 
  10. ^ Frieden C (май 1962 г.). «Необычное ингибирование глутаматдегидрогеназы гуанозинди- и трифосфатом». Biochimica et Biophysica Acta . 59 (2): 484–6. DOI : 10.1016 / 0006-3002 (62) 90204-4 . PMID 13895207 . 
  11. ^ Frieden C (1963). L-глутаматдегидрогеназа, в «Ферменты», том VII . Академическая пресса. С. 3–24.
  12. ^ Frieden C (май 1965). «Глутаматдегидрогеназа. VI. Обзор пуриновых нуклеотидов и других эффектов на фермент из различных источников» . Журнал биологической химии . 240 (5): 2028–35. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 97420-X . PMID 14299621 . 
  13. ^ Monod J, Wyman J, Changeux JP (1965). «О природе аллостерических переходов: правдоподобная модель». J Mol Biol . 12 : 88–118. DOI : 10.1016 / s0022-2836 (65) 80285-6 . PMID 14343300 . 
  14. ^ Selwood T, Джаффе EK (март 2012). «Динамические диссоциирующие гомоолигомеры и контроль функции белка» . Архивы биохимии и биофизики . 519 (2): 131–43. DOI : 10.1016 / j.abb.2011.11.020 . PMC 3298769 . PMID 22182754 .  
  15. ^ Pournourmohammadi S, Гримальди М, Stridh МН, Lavallard В, Waagepetersen HS, Wollheim КБ, Maechler Р (июль 2017 г.). «Эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) активирует AMPK посредством ингибирования глутаматдегидрогеназы в мышцах и β-клетках поджелудочной железы: потенциальный положительный эффект в преддиабетическом состоянии?» . Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 88 : 220–225. DOI : 10.1016 / j.biocel.2017.01.012 . PMID 28137482 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Глутамат + дегидрогеназа в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)