Глутаматдегидрогеназа - Glutamate dehydrogenase
| глутаматдегидрогеназа (GLDH) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 1.4.1.2 | ||||||||
| Количество CAS | 9001-46-1 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| глутаматдегидрогеназа [НАД (Ф) +] | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 1.4.1.3 | ||||||||
| Количество CAS | 9029-12-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| глутаматдегидрогеназа (НАДФ +) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 1.4.1.4 | ||||||||
| Количество CAS | 9029-11-2 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Глутаматдегидрогеназа (GLDH, GDH) - это фермент наблюдается как у прокариот, так и у эукариот митохондрии. Вышеупомянутая реакция также дает аммиак, который у эукариот канонически обрабатывается в качестве субстрата в цикл мочевины. Обычно реакция превращения α-кетоглутарата в глутамат не происходит у млекопитающих, так как равновесие глутаматдегидрогеназы способствует образованию аммиака и α-кетоглутарата. Глутаматдегидрогеназа также имеет очень низкое сродство к аммиаку (высокое 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 головного 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 катаболический и анаболический путей и, следовательно, повсеместно встречается у эукариот. У людей соответствующие гены называются GLUD1 (глутаматдегидрогеназа 1) и GLUD2 (глутаматдегидрогеназа 2), а также по крайней мере 8 GLDH псевдогены в человеческий геном также, вероятно, отражает влияние микробов на эволюцию эукариот.
Клиническое применение
GLDH можно измерить в медицинская лаборатория для оценки функции печени. Повышенный сыворотка крови Уровни GLDH указывают на повреждение печени, и GLDH играет важную роль в дифференциальной диагностике заболеваний печени, особенно в сочетании с аминотрансферазы. GLDH локализован в митохондрии 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 клинические испытания, GLDH может служить критерием безопасности лекарства.
EIA (иммуноферментный анализ) для Clostridioides difficile токсин или глутаматдегидрогеназа могут использоваться в качестве диагностики у пациентов с псевдомембранозным колитом.
Кофакторы
НАД+(или же НАДФ+) это кофактор для реакции глутаматдегидрогеназы с образованием α-кетоглутарата и аммоний как побочный продукт.[4][7]
В зависимости от того, какой кофактор используется, ферменты глутаматдегидрогеназы делятся на следующие три класса:
- EC 1.4.1.2: L-глутамат + H2O + NAD+ 2-оксоглутарат + NH3 + НАДН + Н+
- EC 1.4.1.3: L-глутамат + H2О + НАД (П)+ 2-оксоглутарат + NH3 + НАД (P) H + H+
- EC 1.4.1.4: L-глутамат + H2O + НАДФ+ 2-оксоглутарат + NH3 + НАДФН + Н+
Роль в потоке азота
Инкорпорация аммиака у животных и микробов происходит под действием глутаматдегидрогеназы и глютамин синтетаза. Глутамат играет центральную роль в млекопитающее и поток азота микробов, служащий как донором азота, так и акцептором азота.
Регулирование глутаматдегидрогеназы
У людей активность глутаматдегидрогеназы контролируется через АДФ-рибозилирование, ковалентная модификация, осуществляемая геном sirt4. Это регулирование смягчается в ответ на ограничение калорий и низкий глюкоза в крови. В этих условиях активность глутаматдегидрогеназы повышается, чтобы увеличить количество продуцируемого α-кетоглутарата, который можно использовать для получения энергии за счет использования в цикл лимонной кислоты в конечном итоге произвести АТФ.
У микробов активность контролируется концентрацией аммония и / или иона рубидия аналогичного размера, который связывается с аллостерическим сайтом на GLDH и изменяет Kм (Константа Михаэлиса ) фермента.[8]
Контроль GLDH посредством ADP-рибозилирования особенно важен в инсулин -производство β клетки. Бета-клетки секретируют инсулин в ответ на повышение АТФ:ADP соотношение, и, поскольку аминокислоты расщепляются GLDH на α-кетоглутарат, это соотношение повышается и выделяется больше инсулина. SIRT4 необходим для регулирования метаболизма аминокислот как метода контроля секреции инсулина и регуляции крови. глюкоза уровни.
В конце 1950-х и начале 1960-х Карл Фриден обнаружил, что глутаматдегидрогеназа бычьей печени регулируется нуклеотидами.[9][10][11][12] В дополнение к описанию эффектов нуклеотидов, таких как ADP, ATP и GTP, он подробно описал различное кинетическое поведение NADH и NADPH. 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 постоянную активацию глутаматдегидрогеназы и приводят к синдром гиперинсулинизма-гипераммонемии.
Регулирование
Этот белок может использовать морфеин модель аллостерическая регуляция.[7][14]
Аллостерические ингибиторы:
- Гуанозинтрифосфат (GTP)
- Аденозинтрифосфат (АТФ)
- Пальмитоил-КоА
- Zn2+
Активаторы:
Другие ингибиторы:
Кроме того, GLDH мышей демонстрирует субстратное ингибирование, при котором активность GLDH снижается при высоких концентрациях глутамата.[7]
Изоферменты
Люди экспрессируют следующую глутаматдегидрогеназу изоферменты:
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Смотрите также
Рекомендации
- ^ McKenna & Ferreira (2016) Ферментные комплексы, важные для глутамат-глутаминового цикла. Цикл глутамат / ГАМК-глутамин. Springer Int.
- ^ Лайтфут Д.А., Барон А.Дж., Вуттон Дж.С. (май 1988 г.). «Экспрессия гена глутаматдегидрогеназы Escherichia coli в цианобактерии Synechococcus PCC6301 вызывает толерантность к аммонию». Молекулярная биология растений. 11 (3): 335–44. Дои:10.1007 / BF00027390. PMID 24272346. S2CID 21845538.
- ^ Мунгур Р., Гласс А.Д., Гуденов Д.Б., Лайтфут Д.А. (июнь 2005 г.). «Фингерпринтинг метаболитов в трансгенной Nicotiana tabacum, измененной геном глутаматдегидрогеназы Escherichia coli». Журнал биомедицины и биотехнологии. 2005 (2): 198–214. Дои:10.1155 / JBB.2005.198. ЧВК 1184043. PMID 16046826.
- ^ а б Грабовская А, Новицки М, Квинта Дж. (2011). «Глутаматдегидрогеназа прорастающих семян тритикале: экспрессия генов, распределение активности и кинетические характеристики». Acta Physiol. Растение. 33 (5): 1981–90. Дои:10.1007 / s11738-011-0801-1.
- ^ Лайтфут Д.А., Бернхардт К., Мунгур Р., Нолте С., Амезиан Р., Колтер А., Джонс К., Икбал М.Дж., Варса Е., Янг Б. (2007). «Повышенная засухоустойчивость трансгенных растений Zea mays, которые экспрессируют ген глутаматдегидрогеназы (gdhA) E. coli». Euphytica. 156 (1–2): 103–116. Дои:10.1007 / s10681-007-9357-у. S2CID 11806853.
- ^ Лайтфут Д.А. (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.
- ^ а б c Ботман Д., Тигчелаар В., Ван Ноорден С.Дж. (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. Дои:10.1369/0022155414549071. ЧВК 4230541. PMID 25124006.
- ^ Вуттон JC (февраль 1983 г.). «Повторная оценка сродства NADP-специфичных глутаматдегидрогеназ к ионам аммония. Активация фермента Neurospora crassa ионами аммония и рубидия». Биохимический журнал. 209 (2): 527–31. Дои:10.1042 / bj2090527. ЧВК 1154121. PMID 6221721.
- ^ Frieden C (апрель 1959 г.). «Глутаминовая дегидрогеназа. II. Влияние различных нуклеотидов на ассоциативно-диссоциативные и кинетические свойства». Журнал биологической химии. 234 (4): 815–20. PMID 13654269.
- ^ Frieden C (май 1962 г.). «Необычное ингибирование глутаматдегидрогеназы гуанозинди- и трифосфатом». Biochimica et Biophysica Acta. 59 (2): 484–6. Дои:10.1016/0006-3002(62)90204-4. PMID 13895207.
- ^ Frieden C (1963). L-глутаматдегидрогеназа, в энзимах, том VII. Академическая пресса. С. 3–24.
- ^ Frieden C (май 1965 г.). «Глутаматдегидрогеназа. VI. Обзор пуриновых нуклеотидов и других эффектов на фермент из различных источников». Журнал биологической химии. 240: 2028–35. PMID 14299621.
- ^ Монод Дж., Вайман Дж., Сменю Дж. П. (1965). «О природе аллостерических переходов: правдоподобная модель». Дж Мол Биол. 12: 88–118. Дои:10.1016 / с0022-2836 (65) 80285-6. PMID 14343300.
- ^ Селвуд Т., Джаффе Е.К. (март 2012 г.). «Динамические диссоциирующие гомоолигомеры и контроль функции белка». Архивы биохимии и биофизики. 519 (2): 131–43. Дои:10.1016 / j.abb.2011.11.020. ЧВК 3298769. PMID 22182754.
- ^ Pournourmohammadi S, Grimaldi M, Stridh MH, Lavallard V, Waagepetersen HS, Wollheim CB, Maechler P (июль 2017 г.). «Эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) активирует AMPK через ингибирование глутаматдегидрогеназы в мышечных и панкреатических β-клетках: потенциальный положительный эффект в преддиабетическом состоянии?». Международный журнал биохимии и клеточной биологии. 88: 220–225. Дои:10.1016 / j.biocel.2017.01.012. PMID 28137482.
внешняя ссылка
- Глутамат + дегидрогеназа в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
