谷氨酰胺合成酶

谷氨酰胺合成酶（英语：glutamine synthetase，GS）是一种控制氮代谢的酶。谷氨酰胺这种氨基酸，不仅被细胞用来合成蛋白质，也是用来运输氮的。自由的铵离子对生物有毒性，在血液中不能太多，但是一些生物过程又会产生游离的铵离子；所以就让谷氨酰胺来运输这些铵离子。当细胞需要运输多余的铵离子的时候，就用铵离子和谷氨酸来合成谷氨酰胺，同时消耗ATP。谷氨酰胺合成酶催化的就是这个反应。

谷氨酰胺合成酶
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 系统命名 缩写
识别码
EC编号	6.3.1.2
CAS号	9023-70-5
数据库
IntEnz	IntEnz浏览
BRENDA（英语：BRENDA）	BRENDA入口
ExPASy（英语：ExPASy）	NiceZyme浏览
KEGG	KEGG入口
MetaCyc（英语：MetaCyc）	代谢路径
PRIAM（英语：PRIAM_enzyme-specific_profiles）	概述
PDB	RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
基因本体	AmiGO / EGO
搜索 PMC 相关文献 PubMed 相关文献

谷氨酰胺合成酶， β-抓握域
鉴定
标志	Gln-synt_N
Pfam	PF03951（旧版）
InterPro（英语：InterPro）	IPR008147
PROSITE（英语：PROSITE）	PDOC00162
SCOP（英语：Structural Classification of Proteins）	2gls / SUPFAM
现有可用的蛋白结构： Pfam 结构（旧版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英语：PDBsum） 结构概要 PDB 1f1h, 1f52, 1fpy, 1hto, 1lgr, 2bvc, 2gls, 2qc8, 2ojw

谷氨酰胺合成酶， 催化域
12-subunit enzyme glutamine synthetase from Salmonella typhimurium.[2]
鉴定
标志	Gln-synt_C
Pfam	PF00120（旧版）
Pfam宗系	CL0286（旧版）
InterPro（英语：InterPro）	IPR008146
PROSITE（英语：PROSITE）	PDOC00162
SCOP（英语：Structural Classification of Proteins）	2gls / SUPFAM
现有可用的蛋白结构： Pfam 结构（旧版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英语：PDBsum） 结构概要 PDB 1f1h, 1f52, 1fpy, 1hto, 1lgr, 2bvc, 2gls, 2qc8, 2ojw

谷氨酸盐-氨连接酶（谷氨酰胺合成酶）
识别
符号	GLUL
替换符号	GLNS
Entrez	2752
HUGO	4341
OMIM	138290
PDB	2qc8
RefSeq	NM_002065
UniProt	P15104
其他数据
EC编号	6.3.1.2
基因座	1 q31

这个反应分成两步进行，酶先让ATP和谷氨酸反应，生成γ-谷氨酰磷酸；接着铵离子上来，替换掉磷酸。

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

在高等植物的研究中，GS也常被定义为植物氨同化所必需的酶^[3]。人谷氨酰胺合成酶叫做hGS。

分类

谷氨酰胺合成酶可分为三大类^[4]：

• GSI：分布于原核生物。
• GSII：主要分布于真核生物和少量细菌，如根瘤菌和放线菌。
• GSIII：目前只在少量的细菌中有发现，如脆弱类杆菌和溶纤维丁酸弧菌。

而在高等植物的种子、叶、根、根瘤和果实等器官中就分布着多种GS的同工酶，分为GS1、GS2、GSx三类^[3][5]：

• GS1：胞质型GS或胞液型GS，由3-5个核基因编码；主要参与种子萌发时储存氮源的转运及叶片衰老时氮源的转移再利用 。
  • GSra
  • GSrb
• GS2：质体型GS或叶绿体型GS，由1个核基因编码；主要参与光呼吸以及硝酸还原产生的氨的同化过程。
• GSx：通常含量较少。

参考文献

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, 林清华, 张楚富. 高等植物谷氨酰胺合成酶研究进展[J]. 生物学杂志, 2001, 18(4): 1-3.
4. 高俊莲, 孙建光, 陈文新. 斜茎黄芪根瘤菌谷氨酰胺合成酶基因多样性研究[J]. 生物技术通报, 2007 (1): 124-127.
5. 王小纯, 安　帅, 熊淑萍, 等. 小麦叶片谷氨酰胺合成酶的分离纯化及鉴定[J]. 麦类作物学报, 2010, 30(1): 83-86.

外部链接

• InterPro entry（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• RCSB PDB molecule of the month

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

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