Glutamina sintetase

A **glutamina sintetase** (**GS**) () é un encima que xoga un papel esencial no metabolismo do nitróxeno catalizando a condensación do glutamato e o amoníaco para formar glutamina:

Glutamato + ATP + NH3 → Glutamina + ADP + fosfato 
esquerda|alt=Reacción da glutamina sintetase. |Reacción catalizada pola glutamina sintetase.

A glutamina sintetase usa o amoníaco producido pola redución de nitratos, degradación de aminoácidos e fotorrespiración. O grupo amida do glutamato é unha fonte de nitróxeno para a síntese de metabolitos da vía da glutamina.

Outras reaccións poden ter lugar tamén por medio da glutamina sintetase. A competición entre o ión amonio e a auga, as súas afinidades de unión e a concentración de ión amonio inflúen na síntese e na hidrólise de glutamina. A glutamina fórmase se un ión amonio ataca o intermediario acil-fosfato, mentres que se volve a formar glutamato se a auga ataca o intermediario. O ión amonio únese máis fortemente que a auga á glutamina sintetase debido ás forzas electrostáticas entre o catión e o peto cargado negativamente. As GS bacterianas son dodecámeros con 12 sitios activos entre os monómeros. O ATP únese á parte superior do bifunil que se abre na superficie externa da GS. O fosfato sae pola parte superior do sitio activo, mentres que a glutamina abandona o sitio activo pola parte inferior (entre os dous aneis). A GS, no cerebro, atópase principalmente en astrocitos. Os astrocitos protexen as neuronas da excitotoxicidade ao captaren o exceso de amoníaco e glutamato. O problema deste inchazo astroglial foi enfocado desde diferentes perspectivas. Un estudo mostra que hai cambios morfolóxicos que incrementan a expresión da GS en áreas glutamatérxicas ou outras adaptacións que alivian os altos niveis de glutamato e amoníaco.

* Os encimas da clase I (GSI) son específicos de procariotas e son oligómeros de 12 subunidades idénticas. A actividade dos encimas do tipo GSI está controlada pola adenilación dun residuo de tirosina. O encima adenilado é inactivo. 
* Os encimas da clase II (GSII) atópanse en eucariotas e en bacterias que pertencen ás familias Rhizobiaceae, Frankiaceae e Streptomycetaceae (estas bacterias teñen tamén GS de clase I). As GSII son decámeros de subunidades idénticas.

* Os encimas da clase III (GSIII) polo momento só se atoparon en *Bacteroides fragilis* e *Butyrivibrio fibrisolvens*. Son dodecámeros de dobre anel de cadeas idénticas. Son moito máis grandes (uns 700 aminoácidos en total) que os GSI (de 450 a 470 aminoácidos) ou os GSII (350 a 420 aminoácidos).

Aínda que as tres clases de GS están claramente relacionadas estruturalmente, a similitude de secuencias non é moi grande.

## Regulación e inhibición 
A GS está sometida a modificación covalente reversible. A Tyr397 de cada unha das 12 subunidades pode sufrir adenililación ou desadenililación pola adenilil transferase (AT), un encima regulador bifuncional. A adenililación é unha modificación postraducional que implica a unión covalente de AMP a unha cadea lateral dunha proteína. Cada adenililación require un ATP, e a completa inhibición da GS require 12 ATP. A desadenililación polo encima AT supón a remoción fosforolítica de grupos adenilil unidos a Tyr en forma de ADP. A actividade do encima AT está influenciada pola proteína reguladora que está asociada con ela: PII, un trímero de 44 kD.

A inhibición da GS está centrada principalmente en ligandos do sitio amino. Outros inhibidores/reguladores son a glicina e alanina. A alanina, glicina e serina únense ao sitio do substrato glutamato. O GDP, AMP e ADP únense ao sitio do ATP. En vez do sistema común NtrC-NtrB de dous compoñentes, as cianobacterias posúen o regulador transcricional NtcA que está restrinxido a este clado e controla a expresión da GS e unha multitude de xenes implicados no metabolismo do nitróxeno. Ademais, a GS de cianobacterias non é modificada covalentemente para aumentar a sensibilidade á inhibición por retroalimentación. Eses actores inactivadores son ademais regulados por diferentes ARN non codificantes: o ARN pequeno NsiR4 interacciona coa 5' UTR do ARNm do factor inactivador da GS IF7 (ARNm de *gifA*) e reduce a súa expresión. A expresión de NsiR4 está baixo control positivo do factor de transcrición para o control do nitróxeno NtcA. Ademais, a expresión do factor inactivador do GS IF17 está controlado por un riboswitch para a unión da glutamina.

## Notas 
### Ligazóns externas 
*entrada de InterPro
*RCSB PDB molécula do mes
* PDBe-KB proporciona un resumo de toda a información estrutural dispoñible en PDB para a glutamina sintetase humana.