Messung der Enzymaktivität der Glutamatdehydrogenase

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Glutamatdehydrogenasen (EC 1.4.1.2, EC 1.4.1.3, EC 1.4.1.4; GDHs) sind metabolische Enzyme, die die reversible oxidative Desaminierung von L‑Glutamat zu α‑Ketoglutarat (α‑KG) und Ammoniak katalysieren, verbunden mit der Reduktion von NAD(P)⁺ zu NAD(P)H. Glutamatdehydrogenasen kommen in nahezu allen Organismen vor und sind überwiegend in den Mitochondrien lokalisiert; es wurde jedoch berichtet, dass Glutamatdehydrogenasen auch im Zytoplasma, im endoplasmatischen Retikulum und im Zellkern vorkommen können. Die Funktionen dieser außerhalb der Mitochondrien lokalisierten Enzyme sind bislang nicht eindeutig geklärt. Glutamatdehydrogenasen gehören zur Enzym-Superfamilie der Aminosäuredehydrogenasen, die ein erhebliches Potenzial für die Herstellung neuartiger nichtproteinogener Aminosäuren für die pharmazeutische Industrie bietet. Der systematische Name der Glutamatdehydrogenase lautet L‑Glutamat:NAD(P)⁺-Oxidoreduktase (desaminierend).

Glutamatdehydrogenasen verknüpfen den Aminosäurestoffwechsel mit dem Tricarbonsäure-(TCA-)Zyklus, indem sie L‑Glutamat zu α‑KG umsetzen, während die reduktive Aminierung Stickstoff für mehrere Biosynthesewege bereitstellt. Darüber hinaus erleichtert die Aktivierung der Glutamatdehydrogenase durch Leucin die Umwandlung von GDP zu GTP, was zur Aktivierung der kleinen GTPase Rag führt; diese aktiviert den mammalian target of rapamycin complex (mTORC), was Zellwachstum fördert und die Autophagie reduziert. Neben dem zellulären Kohlenhydratstoffwechsel sind Glutamatdehydrogenasen an der Ureagenese beteiligt. So entsteht bei der Umwandlung von Glutamat zu α‑KG auch NH₃⁺, das zur Bildung von Carbamoylphosphat für den Harnstoffzyklus genutzt werden kann. Letztlich ist die Aktivität von Glutamatdehydrogenasen bei verschiedenen Hirnpathologien erhöht, z. B. bei Schizophrenie, Hirntumoren und Morbus Parkinson. Es wird vermutet, dass die gesteigerte Aktivität dieser Enzyme neuronale Zellen schädigen kann. Da Glutamatdehydrogenasen an der Schnittstelle zahlreicher zentraler Stoffwechselwege stehen, gilt eine engmaschige Überwachung ihrer Aktivität als essenziell.

Abbildung: Die Kristallstruktur der Glutamatdehydrogenase aus Thermotoga maritima.
PDB: 1B26

Als Cofaktor wird von Glutamatdehydrogenasen entweder NAD⁺ oder NADP⁺ benötigt; entsprechend unterscheiden sich die Enzyme hinsichtlich ihrer Cofaktorpräferenz: NAD⁺-Spezifität (EC 1.4.1.2), NADP⁺-Spezifität (EC 1.4.1.4) oder duale Cofaktorspezifität (EC 1.4.1.3). Alle drei Klassen können eine wichtige Rolle in der Medizin und der pharmazeutischen Industrie spielen. So haben Glutamatdehydrogenasen eine entscheidende Funktion in der Differenzialdiagnostik von Lebererkrankungen sowie bei der Beurteilung des Ausmaßes von Leberschädigungen. Sie können zur Unterscheidung zwischen akuter Virushepatitis, akuter toxischer Lebernekrose und akuter hypoxischer Lebererkrankung eingesetzt werden. Darüber hinaus können Glutamatdehydrogenasen auch als biologische Indikatoren für die Arzneimittelsicherheit dienen. Daher sollten Glutamatdehydrogenasen nicht nur aufgrund ihrer Rolle in zahlreichen Stoffwechselwegen, sondern auch wegen ihrer zentralen Bedeutung in vielen Anwendungsfeldern zunehmend Beachtung finden. Folglich müssen die katalytischen Aktivitäten dieser Enzyme zwingend, präzise und schnell bestimmt werden. Creative Enzymes ist in der Lage, die zuverlässigste Quantifizierung der Glutamatdehydrogenase-Aktivität mittels spektrophotometrischer Assays anzubieten. Unser Assay-Service in höchster Qualität wurde von unzähligen Kunden ausdrücklich gelobt. Wir etablieren exklusive und robuste Enzymaktivitätsassays, um uns im Markt klar zu differenzieren. Kurz gesagt: Creative Enzymes ist Ihre erste Wahl für die Entwicklung von Produkten, die Glutamatdehydrogenasen enthalten.