Language
Country/Area
No result found
Rahasia di Balik Enzim Ajaib: Mengapa Glutamat Dehidrogenase Penting bagi Kesehatan Anda?
Glutamat dehidrogenase (GLDH, GDH) adalah enzim yang dapat ditemukan di mitokondria prokariota dan eukariota. Selain menghasilkan α-ketoglutarat, reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini juga menghasilkan amonia. Pada eukariota, amonia ini umumnya diproses sebagai substrat dalam siklus urea. Pada mamalia, konversi α-ketoglutarat menjadi glutamat biasanya tidak terjadi karena keseimbangan glutamat dehidrogenase mendukung produksi amonia dan α-ketoglutarat.
Di otak, rasio NAD+/NADH mendorong deaminasi oksidatif (yaitu, konversi glutamat menjadi α-ketoglutarat dan amonia).
Enzim ini bekerja secara berbeda pada mikroorganisme; ia mengasimilasi amonia menjadi asam amino, yang dimetabolisme oleh glutamat dan aminotransferase. Pada tanaman, aksi glutamat dehidrogenase akan menunjukkan respons arah yang berbeda tergantung pada lingkungan dan tekanan. Ketika tanaman transgenik mengekspresikan GLDH mikroba, mereka memiliki toleransi yang lebih tinggi terhadap herbisida, kekurangan air, dan infeksi oleh patogen, dan nilai gizinya meningkat. Hal ini menjadikan glutamat dehidrogenase sebagai mata rantai utama dalam jalur katabolik dan anabolik seluler dan karena itu ada di mana-mana pada eukariota.
Pada manusia, gen terkait disebut GLUD1 (glutamat dehidrogenase 1) dan GLUD2 (glutamat dehidrogenase 2), dan setidaknya ada lima pseudogen GLDH dalam genom manusia.
Aplikasi Klinis
GLDH dapat diukur di laboratorium medis untuk menilai fungsi hati. Kadar GLDH serum yang meningkat mengindikasikan kerusakan hati, dan GLDH memainkan peran penting dalam diagnosis diferensial penyakit hati, terutama dalam kombinasi dengan aminotransferase. Karena GLDH sebagian besar terdapat dalam mitokondria, GLDH hampir tidak terdeteksi pada penyakit hati inflamasi sistemik seperti hepatitis virus.
Beberapa penyakit hati yang ditandai dengan nekrosis hepatoseluler, seperti cedera hati toksik atau penyakit hati hipoksia, sering kali disertai dengan kadar GLDH serum yang tinggi. Jika kadar aminotransferase yang sangat tinggi hadir pada saat yang sama, GLDH akan memainkan peran penting dalam membedakan hepatitis virus akut dari nekrosis hati toksik akut atau penyakit hati anoksik akut. GLDH juga dapat digunakan untuk mengukur keamanan obat dalam uji klinis.
Enzim immunoassay (EIA) untuk GLDH dapat digunakan sebagai alat skrining untuk pasien dengan infeksi Klebsiella.
Kofaktor
NAD+ (atau NADP+) merupakan kofaktor dalam reaksi dehidrogenase glutamat, yang menghasilkan α-ketoglutarat dan amonia sebagai produk sampingan. Bergantung pada kofaktor yang digunakan, glutamat dehidrogenase dapat dibagi menjadi tiga kategori berikut:
EC 1.4.1.2: L-glutamat + H2O + NAD+ ⇌ 2-ketoglutarat + NH3 + NADH + H+
EC 1.4.1.3: L-glutamat + H2O + NAD(P)+ ⇌ 2-ketoglutarat + NH3 + NAD(P)H + H+
EC 1.4.1.4: L-glutamat + H2O + NADP+ ⇌ 2-ketoglutarat + NH3 + NADPH + H+
Peranaliran nitrogen
Pada hewan dan mikroorganisme, penggabungan amonia dicapai melalui aksi glutamat dehidrogenase dan glutamin sintetase. Glutamat memainkan peran utama dalam fluks nitrogen pada mamalia dan mikroorganisme, bertindak sebagai donor nitrogen dan akseptor nitrogen.
Pengaturan glutamat dehidrogenase
Pada manusia, aktivitas glutamat dehidrogenase diatur oleh ADP-ribosilasi, modifikasi kovalen yang dilakukan oleh gen SIRT4. Ketika pembatasan kalori dan glukosa darah rendah, pengaturan ini dilonggarkan untuk meningkatkan produksi α-ketoglutarat, membuatnya tersedia untuk siklus Krebs dan akhirnya produksi ATP.
Pada mikroorganisme, aktivitas dikendalikan oleh konsentrasi amonia dan ion rubidium yang sesuai, yang mengubah Km (konstanta Michaelis) enzim dengan mengikat ke situs alosterik GLDH.
Pada sel-β yang mensekresi insulin, ADP-ribosilasi sangat penting untuk pengaturan glutamat dehidrogenase. Ketika rasio ATP:ADP meningkat, sel-sel beta mensekresi lebih banyak insulin, dan peningkatan rasio ini terkait dengan produksi α-ketoglutarat dari pemecahan asam amino oleh GLDH. SIRT4 sangat penting dalam mengatur sekresi insulin dan mengelola kadar gula darah.
Glutamat dehidrogenase dari hati sapi diatur oleh nukleotida pada akhir tahun 1950-an dan awal tahun 1960-an, sebuah fenomena yang dijelaskan secara rinci oleh Karl Frieden. Selain menjelaskan efek nukleotida seperti ADP, ATP, dan GTP, ia juga merinci perilaku kinetik yang berbeda antara NADH dan NADPH. Hal ini menjadikannya salah satu enzim pertama yang menunjukkan apa yang kemudian dijelaskan sebagai perilaku alosterik. Seiring berjalannya waktu, para peneliti telah menggunakan berbagai metode pengujian untuk mengidentifikasi beberapa asam amino yang telah lama diketahui dapat mengaktifkan transaminase, seperti L-leusin.
Temuan ini membuat kita berpikir tentang dampak glutamat dehidrogenase pada kesehatan kita dan bagaimana enzim yang menakjubkan ini akan sekali lagi mengubah pemahaman kita tentang peran utama rantai metabolisme biologis. Akankah fokus ini memiliki dampak yang lebih besar pada kesehatan manusia di masa mendatang? Memberikan kontribusi yang lebih besar?
