グルタミンシンテターゼ
GSは、グルタミン酸とアンモニアのATP依存的な縮合反応によるグルタミンの合成を触媒する。ATPの加水分解は、協奏的な二段階反応の1段階目を駆動する。ATPはグルタミン酸をリン酸化して、ADPとアシル-リン酸中間体であるγ-グルタミルリン酸を形成し、その後に中間体がアンモニアと反応して、グルタミンと無機リン酸が形成される。ADPと無機リン酸はアンモニアが結合してグルタミンが放出されるまで解離しない。
まずATPは活性部位の頂部のカチオン結合部位の近傍に結合し、一方グルタミン酸は活性部位の底部のカチオン結合部位の近傍に結合する。ADPの存在によってGSのコンフォメーションの遷移が引き起こされ、γ-グルタミルリン酸が安定化される。この中間体が存在しているときのみ、アンモニウムイオンはGSに強く結合する。結合部位は極性的で溶媒に露出しているため、結合するのはアンモニアよりもアンモニウムイオンである。反応の2段階目では、アンモニウムイオンが脱プロトン化され、アンモニアが中間体を攻撃しグルタミンが形成される。リン酸は活性部位の頂部を通って移動し、グルタミンは底部(2層のリングの間)を通って放出される。