Language
Country/Area
No result found
Bí mật đằng sau loại Enzyme kỳ diệu: Tại sao Glutamate Dehydrogenase lại cần thiết cho sức khỏe của bạn?
Glutamate dehydrogenase (GLDH, GDH) là một loại enzyme có thể được tìm thấy trong ty thể của cả sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Ngoài việc tạo ra α-ketoglutarate, phản ứng được xúc tác bởi enzyme này còn tạo ra amoniac. Ở sinh vật nhân chuẩn, amoniac này thường được xử lý như một chất nền trong chu trình urê. Ở động vật có vú, quá trình chuyển đổi α-ketoglutarate thành glutamate thường không xảy ra vì sự cân bằng của glutamate dehydrogenase ủng hộ việc sản xuất amoniac và α-ketoglutarate.
Trong não, tỷ lệ NAD+/NADH thúc đẩy quá trình khử amin oxy hóa (tức là chuyển đổi glutamate thành α-ketoglutarate và amoniac).
Enzym này hoạt động khác ở các vi sinh vật; nó đồng hóa amoniac thành các axit amin, được chuyển hóa bởi glutamate và aminotransferase. Ở thực vật, hoạt động của glutamate dehydrogenase sẽ biểu hiện những phản ứng theo hướng khác nhau tùy thuộc vào môi trường và áp suất. Khi thực vật chuyển gen biểu hiện GLDH của vi khuẩn, chúng có khả năng chịu đựng thuốc diệt cỏ, tình trạng thiếu nước và nhiễm mầm bệnh tốt hơn, đồng thời giá trị dinh dưỡng của chúng cũng tăng lên. Điều này làm cho glutamate dehydrogenase trở thành một mắt xích quan trọng trong các con đường dị hóa và đồng hóa của tế bào và do đó có mặt ở khắp nơi trong sinh vật nhân chuẩn.
Ở người, các gen liên quan được gọi là GLUD1 (glutamate dehydrogenase 1) và GLUD2 (glutamate dehydrogenase 2), và có ít nhất năm gen giả GLDH trong bộ gen người.
Ứng dụng lâm sàng
GLDH có thể được đo trong các phòng xét nghiệm y tế để đánh giá chức năng gan. Nồng độ GLDH trong huyết thanh tăng cao cho thấy tình trạng tổn thương gan và GLDH đóng vai trò quan trọng trong chẩn đoán phân biệt bệnh gan, đặc biệt là khi kết hợp với aminotransferase. Vì GLDH chủ yếu có trong ty thể nên nó hầu như không thể phát hiện được trong các bệnh viêm gan toàn thân như viêm gan siêu vi.
Một số bệnh gan đặc trưng bởi hoại tử tế bào gan, chẳng hạn như tổn thương gan do nhiễm độc hoặc bệnh gan thiếu oxy, thường đi kèm với nồng độ GLDH huyết thanh cao. Nếu nồng độ aminotransferase cực cao xuất hiện cùng lúc, GLDH sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phân biệt viêm gan siêu vi cấp tính với hoại tử gan nhiễm độc cấp tính hoặc bệnh gan thiếu oxy cấp tính. GLDH cũng có thể được sử dụng để đo lường mức độ an toàn của thuốc trong các thử nghiệm lâm sàng.
Xét nghiệm miễn dịch men (EIA) đối với GLDH có thể được sử dụng như một công cụ sàng lọc cho những bệnh nhân bị nhiễm Klebsiella.
Các yếu tố phụ trợ
NAD+ (hay NADP+) là một cofactor trong phản ứng glutamate dehydrogenase, tạo ra α-ketoglutarate và amoniac dưới dạng sản phẩm phụ. Tùy thuộc vào cofactor được sử dụng, glutamate dehydrogenase có thể được chia thành ba loại sau:
EC 1.4.1.2: L-glutamat + H2O + NAD+ ⇌ 2-ketoglutamat + NH3 + NADH + H+
EC 1.4.1.3: L-glutamat + H2O + NAD(P)+ ⇌ 2-ketoglutamat + NH3 + NAD(P)H + H+
EC 1.4.1.4: L-glutamat + H2O + NADP+ ⇌ 2-ketoglutamat + NH3 + NADPH + H+
Vai trò của dòng nitơ
Ở động vật và vi sinh vật, quá trình kết hợp amoniac đạt được thông qua hoạt động của glutamate dehydrogenase và glutamine synthetase. Glutamate đóng vai trò trung tâm trong quá trình vận chuyển nitơ ở động vật có vú và vi sinh vật, hoạt động vừa là chất cho nitơ vừa là chất nhận nitơ.
Điều chỉnh glutamate dehydrogenase
Ở người, hoạt động của glutamate dehydrogenase được điều chỉnh bởi ADP-ribosyl hóa, một sửa đổi cộng hóa trị được thực hiện bởi gen SIRT4. Khi hạn chế calo và lượng đường trong máu thấp, quy định này được nới lỏng để tăng sản xuất α-ketoglutarate, khiến nó có sẵn cho chu trình Krebs và cuối cùng là sản xuất ATP.
Ở vi sinh vật, hoạt động được kiểm soát bởi nồng độ amoniac và các ion rubidium tương ứng, làm thay đổi Km của enzyme (hằng số Michaelis) bằng cách liên kết với vị trí dị lập của GLDH.
Trong tế bào β tiết insulin, ribosyl hóa ADP đặc biệt quan trọng đối với việc điều hòa glutamate dehydrogenase. Khi tỷ lệ ATP:ADP tăng lên, các tế bào beta tiết ra nhiều insulin hơn và sự gia tăng tỷ lệ này liên quan đến việc sản xuất α-ketoglutarate từ quá trình phân hủy axit amin bởi GLDH. SIRT4 rất cần thiết trong việc điều hòa tiết insulin và kiểm soát lượng đường trong máu.
Glutamate dehydrogenase từ gan bò được điều chỉnh bởi các nucleotide vào cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960, một hiện tượng được Karl Frieden mô tả chi tiết. Ngoài việc mô tả tác dụng của các nucleotide như ADP, ATP và GTP, ông còn trình bày chi tiết các hành vi động học khác nhau giữa NADH và NADPH. Điều này khiến nó trở thành một trong những enzyme đầu tiên thể hiện đặc tính mà sau này được mô tả là tính chất dị lập. Theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiều phương pháp thử nghiệm khác nhau để xác định một số axit amin từ lâu đã được biết đến có khả năng kích hoạt transaminase, chẳng hạn như L-leucine.
Những phát hiện này khiến chúng ta phải suy nghĩ về tác động của glutamate dehydrogenase đối với sức khỏe của chúng ta và cách mà loại enzyme tuyệt vời này sẽ một lần nữa thay đổi hiểu biết của chúng ta về vai trò quan trọng của các chuỗi chuyển hóa sinh học. Liệu những trọng tâm này có tác động lớn hơn đến sức khỏe con người trong tương lai không ? Đóng góp nhiều hơn?
