GLUD1

A **glutamato deshidroxenase 1** (**GLUD1**) é un encima da matriz mitocondrial, un dos encimas da familia das glutamato deshidroxenases, que están moi estendidas entre os seres vivos. Exerce un papel clave no metabolismo do nitróxeno e glutamato (Glu) e na homeostase enerxética. Esta deshidroxenase exprésase a altos niveis no fígado, cerebro, páncreas e riles, pero non no músculo. Nas células pancreáticas, pénsase que a GLUD1 está implicada nos mecanismos de secreción de insulina. No tecido nervioso, onde o glutamato está presente nunha concentración máis alta que noutros tecidos, a GLUD1 parece funcionar tanto na biosíntese coma no catabolismo do glutamato e quizais na detoxificación do amoníaco.

## Estrutura 
### Xene 
miniatura|429px|'*Estrutura de exóns/intróns de *GLUD1'''*.O esquema de cores é o seguinte: Glu-BD, NAD(P)-BD, antena, a hélice pivote

O xene *GLUD1* humano contén 13 exóns e está localizado no cromosoma 10.

Hai probas de que unha copia de *GLUD1* pasou ao cromosoma X, onde deu lugar ao xene sen intróns *GLUD2* por mutacións aleatorias e selección natural. *GLUD2* adaptouse ás necesidades particulares do sistema nervioso, onde se expresa especificamente.

### Proteína 
[[Ficheiro:GLUD1 f1.png|miniatura|500px|**A estrutura de dominios de GLUD1**Cada dominio está coloreado de forma diferente: Glu-BD, NAD(P)-BD, antena, a hélice pivote. Os reguladores alostéricos móstranse como modelos de esfera. Esta estrutura particular de GLUD1 é unha combinación de dúas estruturas de difracción de raios X, unha con GTP unido (1HWZ) e a segunda con ADP unido (1NQT). Aínda que non é real, esta estrutura mostra a posición relativa dos efectores alostéricos cando se unen a GLUD1. Tamén se mostran o NADPH e o Glu.]]

O encima GLUD1 é un hexámero. A unidade monómera ten os seguintes dominios:
# Dominio de unión ao glutamato N-terminal (ou *N-terminal Glu-BD*), que está composto principalmente por follas β.
# Dominio de unión ao NAD (ou *NAD-BD''), ao que se poden unir os coencimas NAD+ ou NADP+.
# Unha proxección similar a unha antena de 48 residuos, que se estende desde a parte superior de cada NAD-BD. A antena consta dunha hélice ascendente e unha febra descendente enroscada ao chou que contén unha pequena hélice α cara ao extremo C-terminal da febra.
O NAD-BD sitúase na parte superior do Glu-BD. O NAD-BD e o Glu-BD forman a fenda catalítica. Durante a unión do susbstrato, o NAD-BD móvese significativamente. Este movemento ten dúas compoñentes, rotación ao longo do eixe longo da hélice na parte de atrás do NAD-BD, chamada "hélice pivote", e retorcemento sobre a antena en dirección das agullas do reloxo. Unha comparación das conformacións aberta e pechada de GLUD1 revela cambios na pequena hélice da febra descendente da antena, que parece volver a enroscarse a medida que se abre a fenda catalítica. O peche dunha subunidade está asociado coa distorsión da pequena hélice da febra descendente, que é empurrada cara á antena da subunidade adxacente. R496 está localizada sobre esta pequena hélice.

A estrutura central do hexámero é un dímero de trímeros amontoados. Os Glu-BDs dos monómeros son responsables principalmente da constitución da parte central. A posición relativa dos monómeros é tal que a rotación sobre a hélice pivote de cada monómero non está restrinxida. As antenas destas tres subunidades dos trímeros envólvense unhas sobre as outras e sofren cambios conformacionais a medida que a fenda catalítica se abre e pecha. A antena serve como un conduto de comunicación entre subunidades durante a cooperatividade negativa e a regulación alostérica.

O aliñamento de GLUD1 obtida de varias fontes mostra que a antena probablemente evolucionou nos protistas antes da formación dos sitios reguladores de purina. Isto suxire que a propia antena ten algunha vantaxe selectiva e que nos animais evolucionaron novas funcións para GLUD1 pola adición de regulación alostérica.

GLUD1 pode formar longas fibras para unha asociación extremo con extremo dos hexámeros. A polimerización non está relacionada coa actividade catalítica, pero probablemente ten un importante papel na formación de complexos multiencimáticos.

GLUD1 ten dous sitios de unión de coencimas: un no NAD-BD, no que se pode unir NAD+ ou NADP+ e está directamente implicado no proceso da catálise, e o segundo, que ten unha función reguladora, que descansa directamente debaixo da hélice pivote, na que se pode unir ADP, NAD+, ou NADH, pero ao que non se une NADPH ben.

## Función 
GLUD1 cataliza a desaminación oxidativa do glutamato (Glu) a α-cetoglutarato (ou 2-oxoglutarato) e NH4+ libre (é o amonio, o amoníaco ionizado) usando  NAD+ ou NADP+ como cofactor. A reacción ocorre coa transferencia dun ión hidruro desde o Cα do glutamato ao NAD(P)+, formando así 2-iminoglutarato, que é hidrolizado a α-cetoglutarato (= 2-oxoglutarato) e NH4+. O equilibrio da reacción baixo circunstancias estándar favorece moito a formación de glutamato sobre a de NH4+ (G4+ son tóxicos, a posición de equilibrio sería fisioloxicamente importante: axudaría a manter baixo o NH4+. Porén, en individuos cunha certa forma de hiperamonemia resultante dun tipo de hiperinsulinismo, a actividade do encima increméntase debido ao descenso na sensibilidade ao GTP, un regulador negativo. Estes niveis de amoníaco sanguíneos do individuo elévanse significativamente, o cal non se esperaría se o encima realmente operase no equilibrio.

## Interaccións 
### Moléculas que se unen ao encima 
#### ADP 
O ADP únese por detrás do NAD-BD, xusto baixo a hélice pivote, o segundo sitio de unión de coencimas. O residuo de adenosina únese nun peto hidrofóbico cos grupos ribosa-fosfato apuntando para arriba cara á hélice pivote.

O ADP pode tamén unirse ao segundo sitio para o NADH, inhibitorio, pero causa activación.

#### GTP 
A unión do GTP é antagonizada polo Pi e o ADP, pero é sinerxístico coa unión do NADH no sitio alostérico non catalítico. A maioría dos contactos entre o GTP e o encima son por medio do residuo trifosfato. O sitio de unión do GTP é considerado un "sensor" que "apaga" o encima cando a célula está nun estado de alta enerxía. O GTP únese na zona onde se unen o NAD-BD e a antena.

Mentres que a maior parte das interaccións GLUD1-GTP son por interaccións cos fasfatos β- e γ, hai interaccións específicas con E346 e K343 que favorecen a guanosina sobre a adenosina.

Na conformación aberta, o sitio de unión do GTP está distorsionado de modo que xa non se pode unir o GTP. permitindo así que GLUD1 reconcilie os complexos abortivos non catalíticos.

#### GTP 
O GTP inhibe o recambio encimático nunha ampla gama de condicións ao incrementar a afinidade de GLUD1 polo produto da reacción, facendo que a liberación do produto sexa limitante da velocidade da reacción en todas as condicións en presenza de GTP. O GTP actúa mantendo a fenda catalítica nunha conformación pechada, estabilizando así os complexos abortivos. Os efectos do GTP sobre GLUD1 non están localizados soamente na subunidade á que este se une, e a antena desempeña un importante papel comunicando esta inhibición ás outras subunidades.

#### Leu 
A leucina (Leu) activa GLUD1 independentemente do sitio para o ADP ao unirse noutro lugar, quizais directamente na fenda catalítica. As respostas potenciadas en pacientes de hiperinsulinemia/hiperamonemia (ver síndrome HI/HA) á estimulación pola Leu da liberación de insulina, que é resultado da súa sensibilidade alterada á inhibición por GTP, salientan a importancia fisiolóxica do control inhibitorio de GLUD1. No período neonatal os síntomas que se presentan poden ser inespecíficos, como convulsións, hipotonía, mala alimentación e apnea. En casos graves as concentración de glicosa sérica son tipicamente extremadamente baixas e grazas a iso son doadamente recoñecibles, mentres que nos casos leves, unha hipoglicemia variable e leve pode facer que o diagnóstico sexa máis difícil. Incluso dentro dunha mesma familia, as manifestacións da doenza poden ser de leves a graves. Os individuos con hiperinsulinismo familiar autosómico recesivo, causado por mutacións en ABCC8 ou KCNJ11 (FHI-KATP), adoitan ser grandes para a súa idade xestacional e xeralmente presentan unha grave hipoglicemia refractaria nas primeiras 48 horas de vida; os nenos afectados xeralmente responden só parcialmente ás dietas ou a tratamentos médicos (terapia con diazóxido) e poden requirir extirpación de parte do páncreas. Os individuos con FHI-KATP autosómico dominante tenden a ter un tamaño apropiado para a súa idade xestacional ao nacer, e presentala á idade de aproximadamente un ano (vai de 2 días a 30 anos), e a responder á dieta e á terapia con diazóxido. Informouse de excepcións a estas dúas xeneralidades. A FHI-GCK, causada por mutacións en GCK, pode ser moito máis leve que a FHI-KATP; porén, algnhas persoas teñen unha hipoglicemia grave que non responde ao diazóxido. A FHI-HADH, causada por mutacións en HADH, adoita ser relativamente leve, aínda que tamén se informou de casos graves. Os individuos con FHI-HNF4A, causada por mutacións en HNF4A, nacen normalmente máis grandes do normal para a súa idade xestacional e teñen características leves que responden ao tratamento con diazóxido. A FHI-UCP2, causada por mutacións en UCP2, é unha causa rara de FH1 que responde ao diazóxido. A hiperamonemia/hiperinsulinismo (HA/HI) está asociada con hiperamonemia de leve a moderada e cunha hipoglicemia de comezo tardío relativamente leve; a maioría pero non todos os individuos afectados teñen mutacións en GLUD1.

### Diagnóstico/tests 
Aproximadamente o 45% dos individuos afectados teñen mutacións en ABCC8, que codifica a proteína SUR1, ou en KCNJ11, que codifica a proteína Kir6.2. Na poboación xudía asquenací, dúas mutacións ABCC8 fundadoras son responsables de aproximadamente o 97% dos hiperinsulinismos familiares (FHI). Outras mutacións ABCC8 fundadoras están presentes na poboación finesa (p.&nbsp;Val187Asp e p.Asp1506Lys). Mutacións en GLUD1 e HNF4A explican cada unha aproximadamente o 5% dos casos de individuos con FHI. Mutacións activadoras en GCK ou inactivadoras en HADH aparecen en menos do 1% dos individuos con FHI. Informouse de mutacións en UCP2 en só dúas familias ata agora. Aproximadamente o 40% dos individuos con FHI non teñen unha mutación identificable en calquera dos xenes coñecidos que se poida asociar á FHI.

### Tratamento 
Nunha diagnose inicial, a hipoglicemia corríxese con glicosa intravenosa para normalizar as concentracións de glicosa no plasma e previr danos cerebrais. O tratamento médico a longo prazo inclúe o uso de diazóxido, análogos da somatostatina, nifedipina, glicagón, IGF-I recombinante, glicocorticoides, hormona do crecemento humana, dietas ou combinacións destas terapias. En individuos nos cales o tratamento médico agresivo non consegue manter a concentración de glicosa sanguínea dentro de límites seguros, ou nos cales dita terapia non pode aplicarse con seguridade por longo tempo, pode considerarse facer unha extirpación de parte do páncreas.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Ligazóns externas 
* GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Familial Hyperinsulinism
* 
*