Glutamat dehidrogenase

Glutamat dehidrogenase (GLDH, GDH) ialah enzim yang wujud dalam kedua-dua prokariot dan mitokondrion eukariot, dan bertindak dalam pertukaran glutamat kepada α-ketoglutarat. Tindak balas ini juga menghasilkan ammonia yang diproses secara kanonik sebagai substrat kitaran urea dalam eukariot.

Lazimnya, tindak balas α-ketoglutarat kepada glutamat tidak wujud dalam mamalia kerana keseimbangan glutamat dehidrogenase memihak kepada penghasilan ammonia dan α-ketoglutarat. Glutamat dehidrogenase juga mempunyai pertalian yang sangat rendah terhadap ammonia (pemalar Michaelis,${\displaystyle K_{m}}$, yang tinggi, kira-kira 1 mM), dan oleh itu, paras ammonia perlu begitu tinggi di dalam badan agar tindak balas terbalik diteruskan (iaitu, α-ketoglutarat dan ammonia kepada glutamat dan NAD(P)+). Walau bagaimanapun, dalam otak, nisbah NAD+/NADH dalam mitokondria otak menggalakkan penyahaminaan oksidatif (glutamat kepada α-ketoglutarat dan ammonia).^[1] Dalam bakteria, ammonia diasimilasikan kepada asid amino melalui glutamat dan aminotransferase.^[2] Dalam tumbuhan, enzim boleh bekerja dalam mana-mana arah bergantung kepada persekitaran dan tekanan.^[3][4] Tumbuhan transgenik yang mengekspresikan GLDH mikrob dipertingkatkan toleransinya terhadap racun herba, kekurangan air dan jangkitan patogen.^[5] Mereka lebih bernilai daripada segi nutrisi.^[6]

Enzim ini mewakili jambatan utama antara laluan katabolik dan anabolik, dan oleh itu, banyak terdapat dalam eukariota. Dalam, manusia gen yang berkaitan dipanggil GLUD1 (glutamat dehidrogenase 1) dan GLUD2 (glutamat dehidrogenase 2), dan terdapat juga sekurang-kurangnya 8 pseudogen GLDH dalam genom manusia, mungkin mencerminkan pengaruh mikrob pada evolusi eukariota.

• 
  Glutamat
• 
  α-Ketoglutarat

Kofaktor

NAD⁺ (atau NADP⁺) ialah kofaktor tindak balas glutamat dehidrogenase, menghasilkan α-ketoglutarat dan ammonium sebagai hasil sampingan.^[4][7]

Berdasarkan kofaktor yang digunakan, enzim glutamat dehidrogenase dibahagikan kepada tiga kelas berikut:^{[perlu rujukan]}

• EC 1.4.1.2: L-glutamat + H₂O + NAD⁺${\displaystyle \rightleftharpoons }$ 2-oksoglutarat + NH₃ + NADH + H⁺
• EC 1.4.1.3: L-glutamat + H₂O + NAD(P)⁺${\displaystyle \rightleftharpoons }$ 2-oksoglutarat + NH₃ + NAD(P)H + H⁺
• EC 1.4.1.4: L-glutamat + H₂O + NADP⁺${\displaystyle \rightleftharpoons }$ 2-oksoglutarat + NH₃ + NADPH + H⁺

Kawal atur

Dalam mikrob, aktiviti dikawal oleh kepekatan ammonium dan atau ion rubidium bersaiz serupa yang mengikat tapak alosterik di GLDH lalu mengubah K_m enzim.^[8]

Kawalan GLDH melalui peribosilan ADP amat penting dalam sel beta penghasil insulin. Sel beta merembeskan insulin sebagai tindak balas kepada peningkatan dalam nisbah AT:ADP, dan apabila asid amino dipecahkan oleh GLDH kepada α-ketoglutarat, nisbah ini meningkat lalu lebih banyak insulin dirembeskan. SIRT4 adalah perlu untuk mengawal metabolisme asid amino sebagai kaedah mengawal rembesan insulin dan mengawal tahap glukosa darah.

Hati lembu glutamat dehidrogenase didapati dikawal oleh nukleotida pada akhir 1950-an dan awal 1960-an oleh Carl Frieden.^{[9][10][11][12]} Di samping menerangkan kesan nukleotida seperti ADP, ATP dan GTP, beliau menerangkan kelakuan kinetik NADH dan NADPH yang berbeza secara terperinci. Oleh itu, ia adalah salah satu enzim terawal yang diperhatikan apa yang kemudiannya digambarkan sebagai tingkah laku alosterik.^[13]

Pengaktifan GDH mamalia oleh L-leusina dan beberapa asid amino hidrofobik lain juga telah lama diketahui,^[14] namun penyetempatan tapak pengikatan tidak jelas. Baru-baru ini, tapak pengikatan alosterik baharu untuk L-leusina telah dikenal pasti dalam enzim mamalia.^[15]

Isozim

Manusia menyatakan isozim glutamat dehidrogenase berikut:

Rujukan

Pautan luar

• Glutamate+dehydrogenase dalam Tajuk Subjek Perubatan (MeSH) di Perpustakaan Perubatan Negara AS