Кіріспе

Глютамин синтетазасы (GS) - глютамат + АТФ + НН3 → Глютамин + АДФ + фосфат Глютамин синтетазасы нитратты азайту, аминокислоталардың ыдырауы және фотореспирация арқылы өндірілген аммиакты пайдаланады. Глутаматтың амид тобы глютамин жолының метаболиттерін синтездеу үшін азот көзі болып табылады. Басқа реакциялар ГС арқылы да болуы мүмкін. Аммиак ионы мен судың арасындағы бәсекелестік, олардың байланысу афинитеті және аммиак ионының концентрациясы глютамин синтезі мен глютамин гидролизіне әсер етеді. Глютамин амоний ионы ацилфосфат аралық құрамына шабуыл жасаса, ал глютамат су аралық құрамына шабуыл жасаса қайта жасалады. Аммиак ионы GS-ге суға қарағанда қаттырақ байланады, себебі катион мен теріс зарядталған қалта арасындағы электростатикалық күштер. Бактериялық GS - әр мономердің арасында 12 белсенді орны бар dodecamers. АТФ GS сыртқы бетінде ашылатын бифуннелдің жоғарғы жағына байланады. Фосфат белсенді орынның жоғарғы жағы арқылы, ал глутамин төменгі жағы арқылы (екі сақинаның арасында) шығады. Мида ГС негізінен астроциттерде кездеседі. Астроциттер артық аммиак пен глутаматты сіңіру арқылы нейрондарды экзитотоксикациядан қорғайды. Астроглиялық ісіну проблемасына әртүрлі көзқараспен қаралған. Бір зерттеуде глютаматергиялық аймақтарда ГС экспрессиясын арттыратын морфологиялық өзгерістердің немесе глютамат пен аммиактың жоғары деңгейін жеңілдететін басқа бейімделулердің пайда болатыны көрсетілді. I класты ферменттер (GSI) прокариоттарға тән және 12 бірдей кіші бірліктің олигомерлері болып табылады. GSI түріндегі ферменттің белсенділігі тирозин қалдықтарын аденолирлеу арқылы бақыланады. Аденолирленген фермент белсенді емес. ІІ сыныптағы ферменттер (GSII) эукариоттарда және Rhizobiaceae, Frankiaceae және Streptomycetaceae тұқымдастарына жататын бактерияларда (бұл бактерияларда да І сыныптағы GS бар) кездеседі. GSII - бірдей кіші бірліктердің декамери. III кластағы ферменттер (GSIII) қазіргі уақытта Bacteroides fragilis және Butyrivibrio fibrisolvens-те ғана кездеседі. Бұл бірдей тізбектерден тұратын қос сақиналы dodecamer. Ол GSI (450- ден 470- ге дейін) немесе GSII (350- ден 420- ге дейін) ферменттеріне қарағанда әлдеқайда үлкен (700- ге дейін амин қышқылдары). GS-ның үш класы құрылымдық жағынан бір-бірімен байланысты болса да, реттілік ұқсастықтары соншалықты кең емес.

Регуляция және тежеу

GS кері ковалентті модификацияға ұшырайды. Tyr397 барлық 12 кіші бірліктердің аденоиллирлеу немесе аденоиллирлеуді аденоил трансфераза (AT) арқылы, екі функциялы реттеуші фермент арқылы жүзеге асырады. Аденоилдену - АМФ- ні белдіктің бүйірлік тізбегіне ковалентті жалғауды қамтитын трансляциялық модификация. Әрбір аденолирлеу үшін АТФ қажет, ал GS толық ингибициялану үшін 12 АТФ қажет. АТ арқылы өлі аденолилдеу АДФ түріндегі Tyr байланысқан аденолил топтарын фосфоролиттік жолмен алып тастауды қамтиды. АТ белсенділігіне онымен байланысты реттегіш ақуыз әсер етеді: PII, 44 kD тример. GS ингибициясы негізінен аминдік сайт лигандыларына бағытталған. Басқа ингибиторлар/регуляторлар - глицин және аланин. Аланин, глицин және серин глютамат субстратқа байланады. GDP, AMP, ADP АТФ-ға байланады. Жалпы NtrC NtrB екі компонентті жүйесінің орнына цианобактерияларда осы кладқа шектелген және GS экспрессиясын және азот алмасуына қатысы бар көптеген гендерді басқаратын NtcA транскрипциялық регуляторы бар. Сонымен қатар, цианобактериялардағы GS ковалентті түрде кері байланыс ингибициясының сезімталдығын арттыру үшін өзгертілмейді. Бұл инактивациялық факторлар әр түрлі кодтамайтын РНК- мен реттеледі: sRNA NsiR4 GS инактивациялық фактор IF7 (gifA mRNA) mRNA- ның 5' UTR- мен өзара әрекеттеседі және оның экспрессиясын азайтады. NsiR4 экспрессиясы азотты бақылау транскрипция факторы NtcA оң бақылауында болады. Сонымен қатар, GS- ді белсенділіксіздетуші фактор IF17 экспрессиясы глютаминді байлайтын рибобректор арқылы бақыланады.