穀氨醯胺合成酶

穀氨醯胺合成酶（英語：glutamine synthetase，GS）是一種控制氮代謝的酶。穀氨醯胺這種氨基酸，不僅被細胞用來合成蛋白質，也是用來運輸氮的。自由的銨離子對生物有毒性，在血液中不能太多，但是一些生物過程又會產生游離的銨離子；所以就讓穀氨醯胺來運輸這些銨離子。當細胞需要運輸多餘的銨離子的時候，就用銨離子和穀氨酸來合成穀氨醯胺，同時消耗ATP。穀氨醯胺合成酶催化的就是這個反應。

穀氨醯胺合成酶
Active site between two monomers of glutamine synthetase from Salmonella typhimurium. Cation binding sites are yellow and orange; ADP is pink; phosphinothricin is blue.[1]
命名 系統命名 縮寫
識別碼
EC編號	6.3.1.2
CAS號	9023-70-5
數據庫
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BRENDA（英語：BRENDA）	BRENDA入口
ExPASy（英語：ExPASy）	NiceZyme瀏覽
KEGG	KEGG入口
MetaCyc（英語：MetaCyc）	代謝路徑
PRIAM（英語：PRIAM_enzyme-specific_profiles）	概述
PDB	RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
基因本體	AmiGO / EGO
搜尋 PMC 相關文獻 PubMed 相關文獻

穀氨醯胺合成酶， β-抓握域
鑑定
標誌	Gln-synt_N
Pfam	PF03951（舊版）
InterPro（英語：InterPro）	IPR008147
PROSITE（英語：PROSITE）	PDOC00162
SCOP（英語：Structural Classification of Proteins）	2gls / SUPFAM
現有可用的蛋白結構： Pfam 結構（舊版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英語：PDBsum） 結構概要 PDB 1f1h, 1f52, 1fpy, 1hto, 1lgr, 2bvc, 2gls, 2qc8, 2ojw

穀氨醯胺合成酶， 催化域
12-subunit enzyme glutamine synthetase from Salmonella typhimurium.[2]
鑑定
標誌	Gln-synt_C
Pfam	PF00120（舊版）
Pfam宗系	CL0286（舊版）
InterPro（英語：InterPro）	IPR008146
PROSITE（英語：PROSITE）	PDOC00162
SCOP（英語：Structural Classification of Proteins）	2gls / SUPFAM
現有可用的蛋白結構： Pfam 結構（舊版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英語：PDBsum） 結構概要 PDB 1f1h, 1f52, 1fpy, 1hto, 1lgr, 2bvc, 2gls, 2qc8, 2ojw

穀氨酸鹽-氨連接酶（穀氨醯胺合成酶）
識別
符號	GLUL
替換符號	GLNS
Entrez	2752
HUGO	4341
OMIM	138290
PDB	2qc8
RefSeq	NM_002065
UniProt	P15104
其他數據
EC編號	6.3.1.2
基因座	1 q31

這個反應分成兩步進行，酶先讓ATP和穀氨酸反應，生成γ-麩胺醯磷酸；接着銨離子上來，替換掉磷酸。

Glu + ATP + NH₃ → Gln + ADP + P_i + H₂O

在高等植物的研究中，GS也常被定義為植物氨同化所必需的酶^[3]。人穀氨醯胺合成酶叫做hGS。

分類

穀氨醯胺合成酶可分為三大類^[4]：

• GSI：分佈於原核生物。
• GSII：主要分佈於真核生物和少量細菌，如根瘤菌和放線菌。
• GSIII：目前只在少量的細菌中有發現，如脆弱類桿菌和溶纖維丁酸弧菌。

而在高等植物的種子、葉、根、根瘤和果實等器官中就分佈着多種GS的同工酶，分為GS1、GS2、GSx三類^[3][5]：

• GS1：胞質型GS或胞液型GS，由3-5個核基因編碼；主要參與種子萌發時儲存氮源的轉運及葉片衰老時氮源的轉移再利用 。
  • GSra
  • GSrb
• GS2：質體型GS或葉綠體型GS，由1個核基因編碼；主要參與光呼吸以及硝酸還原產生的氨的同化過程。
• GSx：通常含量較少。

參考文獻

1. PDB 1FPY; Gill HS, Eisenberg D. The crystal structure of phosphinothricin in the active site of glutamine synthetase illuminates the mechanism of enzymatic inhibition. Biochemistry. February 2001, 40 (7): 1903–12. PMID 11329256. doi:10.1021/bi002438h.
2. PDB 2GLS; Yamashita MM, Almassy RJ, Janson CA, Cascio D, Eisenberg D. Refined atomic model of glutamine synthetase at 3.5 A resolution. J. Biol. Chem. October 1989, 264 (30): 17681–90. PMID 2572586.
3. 李常健, 林清華, 張楚富. 高等植物穀氨醯胺合成酶研究進展[J]. 生物學雜誌, 2001, 18(4): 1-3.
4. 高俊蓮, 孫建光, 陳文新. 斜莖黃芪根瘤菌穀氨醯胺合成酶基因多樣性研究[J]. 生物技術通報, 2007 (1): 124-127.
5. 王小純, 安　帥, 熊淑萍, 等. 小麥葉片穀氨醯胺合成酶的分離純化及鑑定[J]. 麥類作物學報, 2010, 30(1): 83-86.

外部連結

• InterPro entry（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• RCSB PDB molecule of the month

Template:Ligases CO CS and CN（英語：Template:Ligases CO CS and CN）

Template:Glutamate metabolism and transport modulators（英語：Template:Glutamate metabolism and transport modulators）