Глютаматцистеїнлігаза (γ-глутамілцистеїнсинтетаза) — фермент, класу лігаз, який каталізує синтез гаммаглутамілцистеїну із глутамату та цистеїну. Ця реакція є першою стадією біосинтезу глутатіонуDalton TP, et al. (2004). "Genetically altered mice to evaluate glutathione homeostasis in health and disease". Free Radic Biol Med. 37 (10): 1511–26. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2004.06.040. PMID 15477003..
Будова Ген Глютамат-цистеїнова лігаза кодується геном GCLC, що розташований в короткому плечі 6 хромосоми (локус 6p12.1) та геном GCLM, розташованому в 1 хромосомі (локус 1p22.1).Franklin CC, et al. (2009). "Structure, function, and post-translational regulation of the catalytic and modifier subunits of glutamate cysteine ligase". Mol Aspects Med. 30 (1–2): 86–98. doi:10.1016/j.mam.2008.08.009. PMC 2714364. PMID 18812186.
Білок Глютаматцистеїнлігаза тварин — це гетеродимерний фермент, належить до класу лігаз та підкласу лігаз, що формують зв'язок вуглець-азот. Складається з двох білкових субодиниць, кодованих незалежними генами, розташованими на окремих хромосомах.Yang Y, Dieter MZ, Chen Y, Shertzer HG, Nebert DW, Dalton TP (December 2002). "Initial characterization of the glutamate-cysteine ligase modifier subunit Gclm(-/-) knockout mouse. Novel model system for a severely compromised oxidative stress response". The Journal of Biological Chemistry. 277 (51): 49446–52. doi:10.1074/jbc.M209372200. PMID 12384496. Каталітична субодиниця (GCLC, ~73 кДа) має місця зв'язування субстрату та кофактори і відповідає за каталіз.Giordano G, Afsharinejad Z, Guizzetti M, Vitalone A, Kavanagh TJ, Costa LG (March 2007). "Organophosphorus insecticides chlorpyrifos and diazinon and oxidative stress in neuronal cells in a genetic model of glutathione deficiency". Toxicology and Applied Pharmacology. 219 (2–3): 181–9. doi:10.1016/j.taap.2006.09.016. PMID 17084875. Субодиниця модифікатор (GCLM, ~31 кДа) не володіє ферментативною активністю, але збільшує каталітичну ефективність GCLC при утворенні комплексу.McConnachie LA, Mohar I, Hudson FN, Ware CB, Ladiges WC, Fernandez C, Chatterton-Kirchmeier S, White CC, Pierce RH, Kavanagh TJ (October 2007). "Glutamate cysteine ligase modifier subunit deficiency and gender as determinants of acetaminophen-induced hepatotoxicity in mice". Toxicological Sciences. 99 (2): 628–36. doi:10.1093/toxsci/kfm165. PMID 17584759.
У більшості клітин і тканин експресія білка GCLM нижча, ніж GCLC, тому утворення комплексу є обмеженим. Таким чином, загальна сума клітинної активності GCL дорівнює активності комплексу + активності решти мономерних GCLC. Каталітична субодиниця є необхідною всієї ферментативної активності GCL, без неї каталіз неможливий. Тоді як модулююча субодиниця лише підвищує каталітичну ефективність ферменту, без неї каталіз можливий.Dalton TP, Dieter MZ, Yang Y, Shertzer HG, Nebert DW (December 2000). "Knockout of the mouse glutamate cysteine ligase catalytic subunit (Gclc) gene: embryonic lethal when homozygous, and proposed model for moderate glutathione deficiency when heterozygous". Biochemical and Biophysical Research Communications. 279 (2): 324–9. doi:10.1006/bbrc.2000.3930. PMID 11118286. Миші, нокаутовані по гену GCLC, не здатні синтезувати глутатіон і гинуть до народження. Миші, нокаутовані по гену GCLM, виявляють лише помітне зниження рівня глутатіону та підвищену чутливість до токсичних речовин.
Функція Глутаматцистеїнлігаза каталізує першу стадію синтезу антиоксиданту глутатіону (GSH), з'єднуючи цистеїну та глутамат. Процес є залежний від АТФ. При цьому утворюється дипептид гаммаглутамілцистеїну (γ-GC). Зв'язок утворюється між аміногрупою цистеїну та кінцевою карбоновою кислотою бічного ланцюга глутамату (звідси назва гамма-глутаміл цистеїн). Цей пептидний зв'язок стійкий до розщеплення клітинними пептидазами і потребує спеціалізованого ферменту, гаммаглутамілтранспептидази (γGT) для розщеплення γ-GC та GSH на відповідні амінокислотиLu SC (2009). "Regulation of glutathione synthesis". Mol Aspects Med. 30 (1–2): 42–59. doi:10.1016/j.mam.2008.05.005. PMC 2704241. PMID 18601945.Backos DS, et al. (2010). "Manipulation of cellular GSH biosynthetic capacity via TAT-mediated protein transduction of wild-type or a dominant-negative mutant of glutamate cysteine ligase alters cell sensitivity to oxidant-induced cytotoxicity". Toxicol Appl Pharmacol. 243 (1): 35–45. doi:10.1016/j.taap.2009.11.010. PMC 2819613. PMID 19914271..
Ферментативна активність GCL, визначає рівень GSH. На ферментативну активність GCL впливають численні фактори, включаючи експресію білків субодиниці GCL, наявність субстратів (рівень цистеїну, є обмежуючим фактором вироблення γ-GC), рівень GSH, що пригнічує синтез за негативним зворотнім зв’язком.Backos DS, et al. (2013). "Glycation of glutamate cysteine ligase by 2-deoxy-d-ribose and its potential impact on chemoresistance in glioblastoma". Neurochem Res. 38 (9): 1838–49. doi:10.1007/s11064-013-1090-4. PMID 23743623. Враховуючи що активність ферменту обмежується рівнем GSH, зміни активності GCL пропорційно змін у рівні клітинного GSH. Тому терапевтичні стратегії для зміни продукції GSH були зосереджені на цьому ферментіGriffith OW, Meister A (1979). "Potent and specific inhibition of glutathione synthesis by buthionine sulfoximine (S-n-butyl homocysteine sulfoximine)". J Biol Chem. 254 (16): 7558–60. PMID 38242..
Література MacKinnon, Charlotte M.; Carter, Philip E.; Smyth, S. Jane; Dunbar, Bryan; Fothergill, John E. (1987). "Molecular cloning of cDNA for human complement component C1s. The complete amino acid sequence". European Journal of Biochemistry. 169 (3): 547–553. doi:10.1111/j.1432-1033.1987.tb13644.x. PMID 3500856. Snoke, JE; Yanari, S; Bloch, K (1953). "Synthesis of glutathione from gamma-glutamylcysteine". The Journal of Biological Chemistry. 201 (2): 573–586. PMID 13061393. Mandeles, S; Block, K (1955). "Enzymatic synthesis of gamma-glutamylcysteine". The Journal of Biological Chemistry. 214 (2): 639–646. PMID 14381401.
Примітки