Glutamat

Biyosentezi

Glutamat geniş bir yelpazede proteinin önemli bir bileşenidir; bu nedenle insan vücudunda en çok bulunan amino asitlerden biridir. Normal koşullar altında yemeklerden yeteri kadar elde edilir ve sentezlenmeye gerek yoktur. Yine de glutamat, resmi olarak gereksiz (non-essential) amino asit olarak sınıflandırılır, çünkü sitratla başlayan bir dizi reaksiyon olan sitrik asit döngüsünün bir kısmında üretilen alfa-ketoglutarik asitten sentezlenebilir. Glutamat kan-beyin bariyerini desteksiz geçemez, ama sinir sistemine yüksek çekimli taşıma sistemi ile aktif olarak taşınır, böylece beyin sıvısındaki konsantrasyonu oldukça sabit düzeyde tutulur.
Glutamat, merkezi sinir sisteminde glutaminaz enzimi tarafından glutamat-glutamin döngüsünün bir bölümünde sentezlenir. Bu presinaptik nöronda ya da komşu glia hücrelerde meydana gelir.
Glutamat, glutamat dekarboksilaz enziminin eylemi sayesinde GABA nörotransmitteri için metabolik haberci görevi görür.

Karşılaştırmalı biyoloji ve evrim

Glutamat, sinir sistemine sahip tüm hayvanlarda nörotransmitter olarak görev alır. Buna taraklılar da dahildir, üstelik taraklılar evrimin erken fazında diğer filumlardan ayrılmıştır ve serotonin, asetilkolin gibi diğer nörotransmitterlerlere sahip değildir. Bunun yerine taraklılar iyonotropik glutamat reseptörlerinin işlevsel olarak farklı bir türüne sahiptir, bu reseptörlerin harekete geçirilmesi kas kasıılması ve diğer yanıtları tetikleyebilir.
Süngerler bir sinir sistemine sahip değildir, ama yine de hücreden hücreye sinyal gönderiminde glutamatı kullanırlar. Süngerler metabotropik glutamat reseptörlerine sahiptirler ve süngerde glutamat kullanıldığında kontaminasyondan kurtulmak için tüm vücudun tepkisini tetikleyebilir. Sinir sistemi olmayan ilkel bir organizma olan Placozoa genomu, pek çok metabotropik glutamat reseptörüne sahiptir, ama işlevi henüz bilinmemektedir.
Eklem bacaklılar ve yuvarlak solucanlarda (nematodlarda) glutamat, glutamat kapılı klorür kanallarını uyarır. Reseptörün β alt birimleri glutamat ve glisine çok yüksek afinite ile cevap verir. Bu reseptörleri hedeflemek avermektin kullanılarak antelmintik terapinin tedavisel amacı olmuştur. Avermektinler glutamat kapılı klorür kanallarının α alt birimlerini yüksek afinite ile hedefler. Bu reseptörler Drosophila melanogaster ve Lepeophtheirus salmonis gibi eklembacaklılarda anlatılmıştır. Bu reseptörlerin geri dönüşsüz olarak harekete geçirilmesi sinapsların hiperpolarizasyonu, nöromüsküler kavşakların flaksik felci ve eklembacaklılarla yuvarlak solucanların ölümü ile sonuçlanır.

Tarih

Glutamatın vücudun tüm kısımlarında protein yapıtaşı olarak bulunması sinir sistemindeki rolünün keşfedilmesini zorlaştırmıştır: 1970lere kadar nörotransmitter görevi kabul edilmemiştir, bu asetilkolin, norepinefrin ve serotonin gibi nörotransmitterlerin tanınmasından onyıllar sonraya denk gelir. Glutamatın transmitter olarak görev yapabileceği önerisi ilk olarak 1952 yılında T. Hayoshi tarafından yapılmıştır, köpeklerde serebral ventriküllere glutamat enjeksiyonunun nöbete sebep olduğu buluşundan etkilenmiştir.
Bu fikre diğer destek de kısa sürede ortaya çıkmıştır fakat fizyolojistlerin büyük çoğunluğu çeşitli teorik ve deneysel sepeblerden ötürü şüpheyle yaklaşmışlardır. İronik olarak şüphenin en yaygın sebeplerinden biri glutamatın merkezi sinir sistemi üzerindeki uyarıcı etkisinin evrenselliğiydi, bir nörotransmitterin özgüllüğü ile tutarsız görünüyordu. Şüphenin diğer sebepleri, bilinen antagonistlerin ve inaktivasyon mekanizmalarının olmayışıydı. 1970lerdeki buluşlar zinciri şüpheleri kaldırdı ve 1980lere gelindiğinde kanıtlar neredeyse evrensel olarak kabul edilmesini zorunlu kılmıştır.