Language
Country/Area
No result found
السر وراء الإنزيم المعجزة: لماذا يعد إنزيم الغلوتامات ديهيدروجينيز ضروريًا لصحتك؟
غلوتامات ديهيدروجينيز (GLDH، GDH) هو إنزيم يمكن العثور عليه في الميتوكوندريا لكل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى. بالإضافة إلى إنتاج ألفا كيتوغلوتارات، فإن التفاعل الذي يحفزه هذا الإنزيم ينتج أيضًا الأمونيا. في حقيقيات النوى، تتم معالجة الأمونيا عمومًا باعتبارها ركيزة في دورة اليوريا. في الثدييات، لا يحدث تحويل α-كيتوغلوتارات إلى غلوتامات بشكل طبيعي لأن توازن نازعة هيدروجين الغلوتامات يفضل إنتاج الأمونيا وα-كيتوغلوتارات.
في الدماغ، تعمل نسبة NAD+/NADH على تعزيز إزالة الأمين التأكسدي (أي تحويل الغلوتامات إلى α-كيتوغلوتارات والأمونيا).
يعمل هذا الإنزيم بشكل مختلف في الكائنات الحية الدقيقة، فهو يستوعب الأمونيا في الأحماض الأمينية، والتي يتم استقلابها عن طريق الغلوتامات والأمينوترانسفيراز. في النباتات، يظهر عمل نازعة هيدروجين الغلوتامات استجابات اتجاهية مختلفة اعتمادًا على البيئة والضغط. عندما تعبر النباتات المعدلة وراثيا عن GLDH الميكروبي، فإنها تتمتع بقدرة أكبر على تحمل مبيدات الأعشاب، ونقص المياه، والعدوى بالمسببات المرضية، وتزداد قيمتها الغذائية. وهذا يجعل نازعة هيدروجين الغلوتامات رابطًا رئيسيًا في المسارات الهدمية والابتنائية الخلوية، وبالتالي فهي موجودة في كل مكان في حقيقيات النوى.
في البشر، تسمى الجينات ذات الصلة GLUD1 (غلوتامات ديهيدروجينيز 1) وGLUD2 (غلوتامات ديهيدروجينيز 2)، وهناك ما لا يقل عن خمسة جينات زائفة GLDH في الجينوم البشري.
التطبيقات السريرية
يمكن قياس نسبة GLDH في المختبرات الطبية لتقييم وظائف الكبد. تشير مستويات GLDH المرتفعة في المصل إلى تلف الكبد، ويلعب GLDH دورًا مهمًا في التشخيص التفريقي لأمراض الكبد، وخاصةً بالاشتراك مع الأمينوترانسفيراز. نظرًا لأن GLDH موجود بشكل أساسي في الميتوكوندريا، فمن غير الممكن تقريبًا اكتشافه في أمراض الكبد الالتهابية الجهازية مثل التهاب الكبد الفيروسي.غالبًا ما تكون بعض أمراض الكبد التي تتميز بنخر الخلايا الكبدية، مثل إصابة الكبد السامة أو مرض الكبد الناجم عن نقص الأكسجين، مصحوبة بمستويات عالية من GLDH في المصل. إذا كانت مستويات أمينوترانسفيراز مرتفعة للغاية موجودة في نفس الوقت، فإن GLDH سيلعب دورًا مهمًا في التمييز بين التهاب الكبد الفيروسي الحاد ونخر الكبد السام الحاد أو مرض الكبد الحاد الناجم عن نقص الأكسجين. يمكن أيضًا استخدام GLDH لقياس سلامة الأدوية في التجارب السريرية.
يمكن استخدام اختبار المناعة الإنزيمية (EIA) لـ GLDH كأداة فحص للمرضى المصابين بعدوى كليبسيلا.
العوامل المساعدة
NAD+ (أو NADP+) هو عامل مساعد في تفاعل نازعة هيدروجين الغلوتامات، حيث ينتج α-كيتوغلوتارات والأمونيا كمنتجات ثانوية. اعتمادًا على العامل المساعد المستخدم، يمكن تقسيم نازعات هيدروجين الغلوتامات إلى الفئات الثلاث التالية:
EC 1.4.1.2: L-glutamate + H2O + NAD+ ⇌ 2-ketoglutarate + NH3 + NADH + H+
EC 1.4.1.3: L-glutamate + H2O + NAD(P)+ ⇌ 2-ketoglutarate + NH3 + NAD(P)H + H+
EC 1.4.1.4: L-glutamate + H2O + NADP+ ⇌ 2-ketoglutarate + NH3 + NADPH + H+
دور تدفقات النيتروجين
في الحيوانات والكائنات الحية الدقيقة، يتم دمج الأمونيا من خلال عمل نازعة هيدروجين الغلوتامات وجلوتامين سينثيتاز. يلعب الغلوتامات دورًا محوريًا في تدفق النيتروجين في الثدييات والكائنات الدقيقة، حيث يعمل كمتبرع بالنيتروجين ومستقبل للنيتروجين.
تنظيم نازعة هيدروجين الجلوتامات
في البشر، يتم تنظيم نشاط نازعة هيدروجين الغلوتامات عن طريق ريبوزيلات ADP، وهو تعديل تساهمي يتم إجراؤه بواسطة الجين SIRT4. عندما يكون تقييد السعرات الحرارية ومستوى السكر في الدم منخفضًا، يتم تخفيف هذا التنظيم لزيادة إنتاج α-كيتوغلوتارات، مما يجعله متاحًا لدورة كريبس وفي النهاية إنتاج ATP.
في الكائنات الحية الدقيقة، يتم التحكم في النشاط عن طريق تركيز الأمونيا وأيونات الروبيديوم ذات الصلة، والتي تعمل على تغيير Km للإنزيم (ثابت ميكايليس) عن طريق الارتباط بالموقع غير المتآزر لـ GLDH.
في خلايا بيتا المفرزة للأنسولين، يكون ريبوزيل ADP مهمًا بشكل خاص لتنظيم نازعة هيدروجين الجلوتامات. عندما ترتفع نسبة ATP:ADP، تفرز خلايا بيتا المزيد من الأنسولين، وهذه الزيادة في النسبة مرتبطة بإنتاج α-كيتوغلوتارات من تحلل الأحماض الأمينية بواسطة GLDH. يعتبر SIRT4 ضروريًا لتنظيم إفراز الأنسولين وإدارة مستويات السكر في الدم.
تم تنظيم نازعة هيدروجين الغلوتامات من الكبد البقري بواسطة النيوكليوتيدات في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات، وهي الظاهرة التي وصفها كارل فريدن بالتفصيل. بالإضافة إلى وصف تأثيرات النيوكليوتيدات مثل ADP وATP وGTP، فقد قام أيضًا بتفصيل السلوكيات الحركية المختلفة بين NADH وNADPH. وهذا جعله أحد أول الإنزيمات التي أظهرت ما وصف لاحقًا بالسلوك التآزري. مع مرور الوقت، استخدم الباحثون طرق اختبار مختلفة لتحديد بعض الأحماض الأمينية التي من المعروف منذ فترة طويلة أنها تعمل على تنشيط إنزيمات الترانساميناسات، مثل L-leucine.
هذه النتائج تجعلنا نفكر في تأثير إنزيم الجلوتامات ديهيدروجينيز على صحتنا وكيف سيغير هذا الإنزيم المذهل مرة أخرى فهمنا للدور الرئيسي للسلاسل الأيضية البيولوجية. هل سيكون لهذه التركيزات تأثير أكبر على صحة الإنسان في المستقبل؟ ؟ تقديم مساهمة أكبر؟
