Glutathion-S-Transferase

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Die Glutathion-S-Transferase (GST) ist das Schlüsselenzym der Glutathion-Konjugationsreaktion. Sie katalysiert den initialen Schritt der Glutathion-Konjugation und liegt überwiegend im Zytosol vor.

Abbildung 1. Proteinstruktur der Glutathion-S-Transferase.

Klassifikationen

Abhängig von den jeweiligen Substraten lässt sie sich mindestens in die folgenden 5 Typen einteilen:

Funktionen

Die GST-Aktivität ist abhängig von einer stabilen Bereitstellung von GSH durch die Synthetasen γ-Glutamylcystein-Synthetase und Glutathion-Synthetase sowie von der Funktion spezifischer Transporter, die GSH-Konjugate aus der Zelle entfernen. Die Hauptfunktion der GST besteht in der Detoxifikation xenobiotischer Substanzen, indem sie den nukleophilen Angriff von GSH auf elektrophile Kohlenstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatome des unpolaren xenobiotischen Substrats katalysiert und dadurch deren Interaktion mit essenziellen zellulären Proteinen und Nukleinsäuren verhindert. Konkret ist die Funktion der GST hierbei zweifach: Sie bindet das Substrat an die hydrophobe H-Bindungsstelle des Enzyms und GSH an die benachbarte hydrophile G-Bindungsstelle; beide zusammen bilden das aktive Zentrum des Enzyms. Anschließend wird die Sulfhydrylgruppe von GSH aktiviert, wodurch der nukleophile Angriff auf das Substrat ermöglicht wird. Glutathionmoleküle binden in der Spalte zwischen der N-terminalen und der C-terminalen Domäne; katalytisch wichtige Aminosäurereste werden der N-terminalen Domäne zugeordnet. Die beiden Untereinheiten des GST-Dimers – in vivo als Heterodimer oder Homodimer – enthalten jeweils eine Nicht-Substrat-Bindungsstelle sowie eine GSH-Bindungsstelle. In heterodimeren GST-Komplexen, wie sie beispielsweise durch zytosolische Mu- und α-Isoformen gebildet werden, befindet sich in der Spalte zwischen den beiden Untereinheiten zudem eine weitere hochaffine Nicht-Substrat-Bindungsstelle für xenobiotische biologische Liganden. Dies könnte die Fähigkeit des Enzyms zur Bildung von Heterodimeren erklären.

Klinische Bedeutung

Pathologische Befunde:

• Bei akuter Hepatitis korrelieren CST-Veränderungen positiv mit ALT;
• Bei schwerer Hepatitis und chronischer Hepatitis ist die Zahl der Personen mit erhöhtem GST signifikant höher als die Zahl der Personen mit erhöhtem ALT;
• Bei Patientinnen und Patienten mit schwerer Hepatitis ist das Serum-CST signifikant erhöht, meist auf das 5- bis 8-Fache des Normwerts;
• Bei akuter schwerer Hepatitis kann GST gelegentlich auf ein Vielfaches (bis zu mehreren Dutzendfachen) des Normwerts ansteigen.
• Personen, bei denen eine Untersuchung angezeigt ist: Patientinnen und Patienten mit Verdacht auf Hepatitis oder zur Beurteilung/Abklärung einer Hepatitis.

1. Glutathione S-alkyltransferase: catalyzes the glutathione binding reaction of alkyl halides and nitroalkanes. Mainly in the liver and kidneys.
2. Glutathione S-aryl transferase: mainly catalyzes the glutathione binding reaction of aromatic hydrocarbons or other cyclic compounds containing halogen or nitro groups, such as bromobenzene and organophosphorus pesticides. The enzyme mainly exists in the cytosol of the liver.
3. Glutathione S-aralkyltransferase: catalyzes the glutathione binding reaction of aralkyl groups, for example, aralkyl halides such as benzyl chloride. Mainly in the liver and kidneys.
4. Glutathione S-epoxide transferase: It catalyzes the combination of epoxide derivatives of aromatic hydrocarbons and halogenated benzene compounds with glutathione, mainly in the cytosol of liver and kidney.
5. Glutathione S-alkene transferase: It catalyzes the binding reaction of unsaturated olefin compounds containing α, β-unsaturated carbonyl groups with glutathione, mainly in the cytosol of liver and kidney.