(GDH)(E.C.1.4.1.2-1.4.1.4)是动物、植物和微生物中广泛存在的一种酶。该酶存在于真核细胞的线粒体上,在一些哺乳动物中,占到其线粒体基质总蛋白的10%。通常情况下,该酶以NAD(P)和NADP(H)为辅酶,主要催化L-谷氨酸和α酮戊二酸的可逆反应,参与包括三羧酸循环(TCA循环)、氨代谢调控、能量产生和信号传导在内的多种细胞生理过程,在细胞稳态、氨基酸转化和碳水化合物代谢中起着十分重要的作用。
GDH的反应特性与变构调节
GDH的反应特性
天然的GDH通常以同源六聚体形式存在,主要由450和500左右个氨基酸组成。细菌和动物源的GDH晶体结构显示,赖氨酸残基是其进行催化反应的关键活性位点,该位点在进化过程中具有高度保守性。
近年来,通过15N同位素示踪技术研究发现,植物中GDH在有额外NH4+存在的情况下,也会依然催化氧化脱氨基作用的反应。而在动物体内,除了脑和肝脏(在肝脏中GDH正逆活性相当),GDH在其他组织中同样主要执行氧化脱氨基作用。对于GDH催化的反应速率,在体外实验中,尤其在底物浓度较高时,辅酶的释放是催化这类反应的限速步骤。
GDH的变构调节
哺乳动物GDH是最早发现的一种可以被多种配体进行复杂变构调节的酶类。其中,三磷酸鸟苷(GTP)可以通过增强产物与GDH的结合力,有效抑制GDH的催化活性与功能,降低相关酶促反应速度。一些疏水性化合物,如棕榈酰辅酶A、甾醇类激素和甾醇类激素类似物等也是该酶的有效抑制剂。二磷酸腺苷(ADP)是GDH的激活剂,与GTP作用相反,可促进酶对产物的释放,从而加大反应速度。L-亮氨酸(L-Leu)作为GDH底物的适配性较差,但可作为该酶的激活剂。其激活机制类似于ADP,但其作用位点不同。