GABA代谢途径

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γ-氨基丁酸 水解氨基酸

γ-氨基丁酸 水解氨基酸

γ-氨基丁酸水解氨基酸γ-氨基丁酸(GABA)是一种重要的神经递质,具有抑制性的作用,能够调节神经活动的平衡。

水解氨基酸在许多生理和生物化学过程中起着重要作用,包括蛋白质合成和分解等。

本文将分步回答关于γ-氨基丁酸和水解氨基酸的相关问题。

第一步:什么是γ-氨基丁酸(GABA)?γ-氨基丁酸(GABA)是一种氨基酸,被认为是中枢神经系统(CNS)的主要抑制性神经递质。

它的主要作用是通过抑制神经元的兴奋性,调节神经活动的平衡。

GABA可以通过与特定的受体结合,改变神经元的兴奋状态。

它对于控制情绪、调节睡眠、镇痛和预防癫痫等方面具有重要作用。

第二步:什么是水解氨基酸?水解氨基酸是指通过水解反应从蛋白质中释放出来的氨基酸分子。

蛋白质是由氨基酸组成的大分子,当蛋白质被酶类水解分解时,氨基酸就被释放出来。

水解氨基酸在人体中具有许多重要的生理功能,例如是组成新的蛋白质的必需物质,参与细胞代谢和合成其他生化物质。

第三步:γ-氨基丁酸和水解氨基酸之间有什么关系?γ-氨基丁酸是一种氨基酸,是由谷氨酸经过GAD(谷氨酸脱羧酶)酶的催化作用产生的。

水解氨基酸是蛋白质分解产生的氨基酸。

在蛋白质分解的过程中,GABA也可以通过酶的作用产生。

因此,水解氨基酸也可以是GABA的来源之一。

第四步:γ-氨基丁酸和水解氨基酸对人体有哪些影响?1. 调节神经活动:GABA具有抑制性的作用,通过调节神经元的兴奋状态来平衡神经活动。

这对于维持中枢神经系统的正常功能非常重要。

2. 镇静和安神作用:GABA能够降低神经元的兴奋性,产生镇静和安神的作用,可以缓解焦虑和紧张。

3. 促进睡眠:GABA的抑制性作用有助于人体进入深度睡眠,改善睡眠质量。

4. 维持情绪平衡:GABA参与调节情绪,能够抑制过度兴奋的神经活动,缓解压力和情绪波动。

5. 镇痛作用:GABA的抑制作用可以减少疼痛的传导,起到镇痛的效果。

6. 防治癫痫:GABA能够抑制脑内异常放电,对癫痫的治疗具有重要作用。

伽马氨基酸丁酸

伽马氨基酸丁酸

伽马氨基酸丁酸伽马氨基酸丁酸,又称GABA丁酸,是一种天然的氨基酸。

它是由谷氨酸经酶催化反应而合成的,可以通过细菌、真菌和植物来生产。

GABA丁酸在生物体内发挥重要的作用,特别是对于中枢神经系统的正常功能具有重要意义。

下面是关于伽马氨基酸丁酸的一些相关参考内容。

1. GABA丁酸的生物合成和代谢GABA丁酸可以通过谷氨酸脱羧酶这一酶的催化作用来合成。

谷氨酸脱羧酶将谷氨酸转化为GABA丁酸,同时也生成了二氧化碳和α-酮戊二酸。

GABA丁酸在体内主要通过GABA转氨酶催化作用被降解成“半胱氨酸—天冬氨酸—乙酰乙酸”这一代谢途径。

2. GABA丁酸的中枢神经系统功能GABA丁酸在中枢神经系统起到了重要的抑制性调节作用。

它可以通过与神经元胞体、轴突和突触结构上的GABA受体结合来实现神经抑制效应。

这种抑制性调节机制可以调节神经系统的兴奋性,对于维持神经元活动的平衡非常关键。

3. GABA丁酸的药理学作用由于GABA丁酸在中枢神经系统中的重要作用,许多药物和化合物被开发出来以模拟或增加GABA丁酸的神经抑制效应。

例如,苯二氮平、巴比妥类药物和苯乙肟等可以通过作用于GABA受体来增强GABA丁酸的抑制性效应。

这些药物在治疗焦虑、抑郁、癫痫和睡眠障碍等疾病上被广泛应用。

4. GABA丁酸与神经递质谷氨酸的关系GABA丁酸和谷氨酸之间存在着紧密的关系。

首先,GABA丁酸是由谷氨酸合成的,这一过程需要谷氨酸脱羧酶的参与。

其次,GABA丁酸和谷氨酸在神经递质的合成和释放过程中相互影响。

GABA丁酸具有抑制谷氨酸能力,可以通过抑制谷氨酸的释放而起到抑制性调节作用。

5. GABA丁酸与神经系统疾病的关系GABA丁酸在神经系统疾病中扮演了一种重要的角色。

许多研究表明,GABA丁酸的功能异常与多种神经系统疾病有关。

例如,癫痫发作和躁动症患者的脑内GABA丁酸含量明显降低。

因此,通过调节GABA丁酸的水平和功能,可以有望治疗这些神经系统疾病。

γ-氨基丁酸的有关研究与进展

γ-氨基丁酸的有关研究与进展

γ-氨基丁酸的有关研究与进展1.引言γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid),简称GABA,别名氨酪氨酰或哌啶酸,是一种广泛分布于哺乳动物、植物和微生物中的四碳非蛋白质氨基酸,主要由谷氨酸(glutamic acid,Glu)经谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,简称GAD 或GDC)催化而来[1,2]。

GABA 是哺乳动物中枢神经中的一种重要神经抑制性介质,介导了40% 以上的神经抑制性信号[3]。

GABA在人体内发挥着极其重要的生理功能,主要功能是降血压[3],另外也可以促进脑的活化,镇静、抗惊厥、抗癫痫,促进睡眠,延缓脑衰老,补充人体抑制性神经递质,同时还能抑制脂肪肝及肥胖症,活化肝功能等[3-5]。

GABA因其较好的生理功能和应用前景,已受到世界学术和企业界越来越多的关注和研究。

而与国外相比,我国有关GABA的研究开发报道较少,有待大力研究开发。

GABA作为一种新型的功能性因子正越来越引起国内人们的关注,对GABA的保健功能和作用机理的进一步深入探讨,必将对其应用起到极大的推动作用。

2.GABA的物化特性GABA为白色结晶或结晶性粉末,熔点202℃,极易溶于水,微溶于热乙醇。

GABA在绝大多数状态下是以带正电的氨基和带负电的羧基的两性离子形式存在的。

GABA的存在状态决定了分子构象:气态时,由于两个带电基团的静电作用,分子构象高度折叠,固态时,由于两个基团构象产生的分子间相互作用,分子构象伸展;液态时,这两种分子构象同时存在。

GABA多变的构象便于和不同的受体蛋白结合,从而发挥其不同的生理功能[6]。

3.GABA的生物活性GABA是哺乳动物脑组织中重要的起抑制作用的神经抑制剂。

根据对激动剂和拮抗剂敏感性的不同,GABA受体可以分为A型(GABAA)、B型(GABAB)、C 型(GABAC)这三种类型[4,6]。

哺乳动物大脑中含量最多的也是最重要的GABA受体是GABAA。

GABA学说谷氨酸γ-氨基丁酸

GABA学说谷氨酸γ-氨基丁酸
肝功能不全
Hepatic insufficiency
人体化学工厂
肝脏行使着许多对机体而言必不可少的功能
肝实质细胞: 代谢:糖,脂,蛋白质,维生素,激素 分泌:胆汁 合成:白蛋白,凝血因子,纤溶酶原,抗纤溶酶 解毒:毒物,药物,激素,代谢废物 枯否细胞: 杀灭细菌、病毒,清除内毒素
肝功能不全
各种致肝损伤因素使肝细胞(肝实质细胞和枯 否细胞)发生严重损害,使其代谢、分泌、合 成、解毒与免疫功能发生严重障碍,机体出现 黄疸、出血、继发感染、肾功能障碍、脑病等 一系列临床综合征,称之为肝功能不全。
肝功能不全是一个由轻到重渐进的 过程,肝功能衰竭是它的晚期阶段, 在临床主要表现为肝性脑病与肾功 能衰竭
脑功能障碍 进入脑组织中氨增多
血氨增高的原因
氨的生成
氨的清除 (肝脏合成尿素)
正常情况下,氨的生成与清除处于平衡状态
肝功衰发生后:
氨生成过多
氨清除不足
氨的清除 鸟氨酸循环底 物缺失 ATP不足 肝内酶系统破 坏
氨的生成 上消化道出血 胃肠功能障碍 肾功能障碍 肌肉产氨增加
肝功能严重障碍
血氨增多引起肝性脑病的机制
经系统,与受体结合后使神经元呈超极化
状态,抑制中枢系统功能
(四) GABA GABA 学说 γ-氨基丁酸( )
谷氨酸脱羧酶 γ-氨基丁酸 (GABA)
谷氨酸
昏迷
与突触后膜GABA受体结合 ---细胞外氯离子内流
—神经原出现超极化抑制
肝清除能力↓ GABA 血脑屏障 抑制中枢神经系统功能
假说三 血浆氨基酸失衡学说 Plasma amino acid imblance hepothesis
大脑皮质 间脑
脑干网状结构

γ-氨基丁酸(GABA)的研究进展

γ-氨基丁酸(GABA)的研究进展

周俊萍,徐玉娟,温靖,等. γ-氨基丁酸(GABA )的研究进展[J]. 食品工业科技,2024,45(5):393−401. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004ZHOU Junping, XU Yujuan, WEN Jing, et al. Research Progress of γ-Aminobutyric Acid (GABA)[J]. Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(5): 393−401. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004· 专题综述 ·γ-氨基丁酸(GABA )的研究进展周俊萍1,2,徐玉娟1,温 靖1, *,吴继军1,余元善1,李楚源3,翁少全3,赵 敏3(1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,农业农村部功能食品重点实验室,广东省农产品加工重点实验室,广东广州 510610;2.华南农业大学食品学院,广东广州 510642;3.广州王老吉大健康产业有限公司,广东广州 510623)摘 要:γ-氨基丁酸(GABA )是一种广泛分布于动、植物和微生物体内的非蛋白氨基酸,于2009年被我国卫健委批准为“新资源食品”,在食品、医药、饲料等领域具有十分广阔的应用前景,近年来有关GABA 的研究也逐渐成为热点。

本文阐述了GABA 的生物合成与代谢途径,归纳了GABA 的化学合成、植物富集方法及目前常用的GABA 检测技术,并对比分析其优缺点。

此外,本文对GABA 的主要生理功能及其作用机制进行总结,并对GABA 的未来研究和发展趋势进行展望,以期为今后GABA 的研究与应用提供参考。

关键词:γ-氨基丁酸,代谢途径,富集,检测方法,生物活性本文网刊:中图分类号:TS201.2 文献标识码:A 文章编号:1002−0306(2024)05−0393−09DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004Research Progress of γ-Aminobutyric Acid (GABA)ZHOU Junping 1,2,XU Yujuan 1,WEN Jing 1, *,WU Jijun 1,YU Yuanshan 1,LI Chuyuan 3,WENG Shaoquan 3,ZHAO Min 3(1.Sericultural & Agri-Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Functional Foods, Ministry of Agriculture, Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing,Guangzhou 510610, China ;2.College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China ;3.Guangzhou Wanglaoji Lychee Industry Development Company Co., Ltd., Guangzhou 510623, China )Abstract :γ-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid discovered in animals, plants, and microorganisms that was approved as the "new resource food" by the National Health Commission of the People's Republic of China (NHC) in 2009. It has a wide range of applications in food, medicine, feed, and other industries, and the research has grown increasingly popular in recent years. The paper reviews the bio-synthesis and metabolic processes of GABA, summarizes the methods of chemical synthesis, plant enrichment, and present GABA detection techniques, and discusses their advantages and limitations. Furthermore, the main physiological functions and mechanism of GABA are summarized, and GABA’s research and development trend is also presented, in order to provide reference for future research and application of GABA.Key words :γ-aminobutyric acid ;metabolic pathways ;enrichment ;detection method ;bioactivityγ-氨基丁酸(GABA )又称4-氨基丁酸,氨基取代基位于C-4位置,分子式为NH 2(CH 2)3COOH ,结构式如图1,其相对分子量为103.12,熔点202 ℃,白色至浅黄色结晶物质,易溶于水,不溶于或难溶于有收稿日期:2023−05−04基金项目:国家荔枝龙眼产业技术体系(CARS-32-13);广东省农业科技创新及推广项目(2023KJ107-3);茂名市荔枝现代贮运保鲜关键技术研究项目(2021S0061);广东荔枝跨县集群产业园(茂名)项目;广东省农业科学院学科团队建设项目(202109TD )。

gama氨基丁酸 生物分子学

gama氨基丁酸 生物分子学

gama氨基丁酸生物分子学
GABA(伽玛-氨基丁酸)是一种神经递质,也是一种生物分子。

它在生物分子学中具有重要的作用。

GABA是一种氨基酸,由谷氨酸通过谷氨酸脱羧酶催化反应转化而来。

在大脑中,GABA主要存在于中枢神经系统的突触间隙中,并参与神经传递过程。

它能够通过结合到特定的受体上,调节神经细胞的兴奋性和抑制性。

GABA在生物分子学中的研究主要涉及其合成、降解以及与受体的相互作用等方面。

对于GABA合成途径的了解,可以帮助我们理解GABA 在神经系统中的功能和调控机制。

此外,研究GABA受体也可以揭示GABA的信号传递机制和相关的生理和病理过程。

在药物研发和治疗方面,GABA也被广泛应用。

一些抗焦虑药和抗惊厥药物就是通过增加GABA的活性来产生镇静和抑制效应。

这些药物的研发借鉴了对GABA的生物分子学研究成果。

总之,GABA在生物分子学中是一个重要的研究对象,探索其合成、降解和作用机制有助于我们更好地理解神经系统的功能和相关疾病的发生机制。

神经递质的合成与代谢途径

神经递质的合成与代谢途径

神经递质的合成与代谢途径神经递质在神经系统中起着至关重要的作用,它们通过合成、释放和代谢的过程来调节神经信号的传递。

本文将探讨神经递质的合成与代谢途径,以及相关机制和调控因素。

一、神经递质的合成途径神经递质的合成是一个高度调控的过程,涉及多个酶和代谢途径。

以下是一些常见神经递质的合成途径:1. 乙酰胆碱:乙酰胆碱是一种重要的神经递质,合成途径包括胆碱的合成和乙酰胆碱的合成。

首先,胆碱乙酰化酶在胆碱乙酰化作用中将乙酰辅酶A和胆碱催化为乙酰胆碱。

这个过程主要发生在神经元体内的空泡中。

2. 多巴胺:多巴胺是一种常见的神经递质,它在合成过程中涉及多个酶的参与。

首先,多巴氧化酶将酪氨酸氧化为多巴胺。

然后,多巴胺β-羟化酶将多巴胺羟化为去甲肾上腺素。

3. γ-氨基丁酸(GABA):GABA是中枢神经系统的主要抑制性神经递质,它的合成主要通过谷氨酸脱羧酶催化。

谷氨酸脱羧酶将谷氨酸脱羧为GABA,这个反应需要B6维生素的辅助。

二、神经递质的代谢途径神经递质的代谢是指神经递质在体内被分解和转化的过程。

以下是一些常见神经递质的代谢途径:1. 乙酰胆碱:乙酰胆碱的代谢主要通过乙酰胆碱酯酶完成。

这个酶会将乙酰胆碱水解为乙酸和胆碱,并迅速终止神经递质的作用。

2. 多巴胺:多巴胺的代谢主要通过多巴胺β-羟化酶和多巴胺羟化酶完成。

这两个酶会将多巴胺氧化为去甲肾上腺素,从而终止其神经递质的作用。

3. GABA:GABA的代谢主要通过GABA转氨酶完成。

GABA转氨酶会将GABA转化为琥珀酸半醛,进而经过琥珀酸半醛脱氢酶的作用被进一步代谢。

三、机制和调控因素神经递质的合成和代谢过程受到多种机制和调控因素的影响。

以下是一些常见的机制和调控因素:1. 神经调节:神经递质的合成和代谢过程受到神经调节的影响。

神经冲动的传递会促进合成和释放神经递质,从而增加其浓度。

相反,神经调节也可以抑制神经递质的合成和释放。

2. 药物作用:许多药物可以影响神经递质的合成和代谢途径。

gaba合成酶谷氨酸脱羧酶

gaba合成酶谷氨酸脱羧酶

gaba合成酶谷氨酸脱羧酶GABA合成酶谷氨酸脱羧酶(GAD)是一种重要的酶,它在中枢神经系统中起着关键的作用。

本文将详细介绍GAD的结构、功能以及其在健康和疾病中的作用。

GAD是一种谷氨酸脱羧酶,它催化谷氨酸转化为γ-氨基丁酸(GABA)。

GABA是一种神经递质,具有抑制性作用,能够抑制神经元的兴奋性,从而起到平衡和调节神经系统功能的作用。

GAD通过脱羧反应将谷氨酸转化为GABA,这个过程中同时产生CO2和γ-亮氨酸半醛。

GAD存在于所有哺乳动物中,包括人类。

GAD有两个亚型,分别为GAD67和GAD65。

这两个亚型在氨基酸序列上相似,但在分子量、组织分布和功能上存在一定的差异。

GAD67主要存在于细胞质中,广泛分布于大脑各个区域。

GAD65主要存在于突触小泡内,主要在轴突末梢和突触前膜上。

GAD67和GAD65互作用,共同调控GABA合成和释放。

GAD在中枢神经系统中起着重要的调节作用。

它参与了多种生理过程,包括情绪调节、认知功能、睡眠调节和运动控制等。

通过抑制兴奋性神经元的活动,GAD能够起到抗焦虑、抗抑郁和镇静作用。

此外,GAD参与了谷氨酰胺代谢,对于维持脑内谷氨酰胺水平的平衡也起到了重要的作用。

GAD在一些神经系统疾病中发挥着重要的作用。

研究发现,GAD的异常功能与多种疾病的发展有关。

例如,帕金森病是一种神经退行性疾病,患者会出现运动障碍。

研究发现,帕金森病患者突触小泡中GAD65的表达降低,导致GABA合成和释放减少,进而导致运动神经元的功能受损。

此外,焦虑症和抑郁症患者的脑内GAD水平也存在异常。

通过研究GAD在健康和疾病中的作用,我们可以更好地理解神经系统功能和疾病机制。

研究GAD的功能和调节机制,有助于开发新的治疗方法和药物。

例如,一些研究尝试通过调节GAD活性来治疗焦虑症和抑郁症,尽管这些研究还处于早期阶段,但为未来的治疗提供了新的思路。

总结来说,GAD合成酶谷氨酸脱羧酶是一个重要的酶,在中枢神经系统中起着关键的调节作用。

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植 物 中 的 GABA 代 谢 途 径 是 从 三 羧 酸 ( tricarboxylic-acid ,TCA ) 循 环 延 伸 出 来 的 一 个 侧 枝 ( 图 1 ) ,又称 GABA 支路 ( GABA-shunt ) 。 这个 短的代谢途径中包含 3 个酶: 一个是位于细胞质中 的谷 氨 酸 脱 羧 酶 ( glutamate decarboxylase ,GAD ) , 另 外 2 个 是 GABA 转 氨 酶 ( GABA transaminase , GABA-T ) 和 琥 珀 酸 半 醛 脱 氢 酶 ( succinic semialdehyde dehydrogenase ,SSADH ) [3 - 4 ]。 GAD 有 4 个 结 构 域: 157 氨 基 酸 残 基 的 N 端 GAD 结构 域 对 形 成 和 稳 定 的二聚和六聚体非常重 347 氨 基 酸 残 基 组 成 大 结 构 域, 该 结 构 域 要; 58包含 了 辅 因 子 结 合 位 点 和 一 个 磷 酸 吡 哆 醛 ( pyridoxal 5′-phosphate ,PLP ) 酶 类 特 有 的 α / β 折 448 氨基 酸 残 基 组 成, 其 特 征 叠; 小结构域由 348是 4 个 反 平 行 的 β 片 层 和 3 个 α 螺 旋; 最 后 是 C 端结构 域, 包 含 钙 调 素 ( calmodulin ,CaM ) 结 合 结 构域 ( CaM binding domain ,CaMBD ) 和 pH 感应 [ 5] 位点 。 GAD 定 位 于 细 胞 质 中, 可 以 不 可 逆 地 催 化谷氨酸脱去羧基生成 GABA 和 CO 2 ,其活性受细
227
参与 了 氮 的 储 存 与 运 输, 以 及 氮 代 谢 的 整 个 过 [ 18 ] 。 除 此 之 外, 在 拟 南 芥 的 研 究 中 还 发 现 程 GABA 调控 1433 基因家族的表达 。 1433 是一类 广泛存在的调节蛋白,在调节植物碳氮方面起着重 要作用,其靶蛋白通常参与磷酸化作用,受其靶蛋 白调节的酶中包括硝酸还原酶 、 谷氨酸合成酶 、 淀 3-磷 酸 脱 氢 酶 等 一 系 列 与 碳 粉合 成 酶 Ⅲ 和 甘 油 醛 [ 19 ] 。 氮代谢相关的酶类 2. 3 环境胁迫应答 正常生 长 条 件 下, 植 物 中 的 GABA 含 量 相 对 -1 较低,为 0. 03 ~ 2. 0 μ mol · g 。 为 了 响 应 外 界 的 生物和非 生 物 逆 境 胁 迫, 植 物 GABA 支 路 会 迅 速 提高并大量 积 累 GABA , 其 浓 度 甚 至 能 增 加 10 倍 以上 。 GABA 的 生 化 特 性 和 脯 氨 酸 、 甜 菜 碱 等熟知的渗透调节小分 子 类 似,在 生 理 pH 条 件 下
2010 年第 2 期 二酸作为 氨 基 受 体 的 GABA 转 氨 酶 ( GABA-TK ) , 虽然早 有 在 烟 草 、 小 麦 、 大 豆 和 萝 卜 中 存 在 的 报 道,但其 活 性 远 低 于 GABA-TP , 其 在 植 物 中 功 能 [ 1] 还有待进 一 步 证 实 。 最 近 的 一 篇 报 道 发 现 在 处 于 最 后 成 熟 阶 段 的 番 茄 果 实 中 GABA-TK 活 性 很 [ 8] 高, 并 在 GABA 分 解 代 谢 中 起 着 关 键 作 用 。 2009 年, Clark 等[9 ]发现拟南芥中去掉 N 端定位序 列的 成 熟 AtGABA-T 酶 可 以 以 乙 醛 酸 为 氨 基 受 体, 这说明 GABA 还可能参与了乙醛酸的代谢 。 SSADH 能够可逆催化琥珀酸半醛生成琥珀酸,并将 NAD + 还原成 NADH 。 由于琥珀酸和 NADH 都是线粒体呼 吸链 中 的 底 物,它 们 最 终 要 参 与 ATP 形 成, 因 此 SSADH 酶活性会受到 ATP 的反馈调节 。
乳动物中枢神经的首要神经传递抑制素,在 植 物 中 参 与 了 对 逆 境 胁 迫 响 应 、 生 长 发 育 、 信 号 传 递 和 碳 、 氮 营 养 平衡等一系列重要生命活动 。 重点介绍植物 GABA 合成途径和生物学功能两方面的最新研究进展 。 关键词 : γ - 氨基5 ; Q 517 文献标志码 : A 9017 ( 2010 ) 02022505 文章编号 : 0528-
2 2. 1
GABA 支路在植物中的生物功能 调节细胞环境 pH 当植物 细 胞 环 境 发 生 酸 化 时, GAD 酶 活 性 被
激活,细胞 内 合 成 并 积 累 GABA , 需 要 消 耗 大 量 H + ,从 而 起 到 缓 解 细 胞 环 境 酸 化 的 作 用[3 ]。 Crawford 等[10 ]利用荧光 pH 探针监测植物在 弱 酸 条 件下细胞内 pH 的变化及 GABA 积累 情 况, 结 果 发
0109 收稿日期: 2010 [ 2]
靠 CaM 来调控,这时 GAD 可以与 CaM 紧密结合释 放自动抑制结构域,从而激活其酶活性; 当细胞环

基金项目: 国家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 30771333 ) ; 浙 江 省 自 然 科 学 基 金 项 目 ( Y3090426 ) ; 杭 州 市 重 点 实 验 室 科 技 创 新 项 目 ( 20090233T15 ) 作者简介: 宋红苗 ( 1977 - ) ,女,山西长治人,博士,从事分子育种方面研究工作 。 注: 徐祥彬为通信作者, E-mail : xbxuibcas@ 126. com 。
α -KGDH 为 α -酮戊二酸; GDH 为谷氨酸脱氢酶; GAD 为谷 氨 酸 脱 羧 酶; GABA 为 γ -氨 基 丁 酸; GABA-TK 为 以 α -酮 戊 二 酸 为 氨 基受体的 GABA 转氨酶; GABA-TP 为以丙酮酸为氨基受体 的 GABA 转 氨 酶; SSADH 为 琥 珀 酸 半 醛 脱 氢 酶; CoA 为 辅 酶 A ; GS / GOGAT 为谷氨酰胺合成酶 / 谷氨酸合成酶 。 图1 GABA 的代谢途径
逆境胁迫,尤其是非生物逆境胁迫 。 GABA 合成后,可由转运蛋白从细胞质 运 送 到 质体和线粒体, GABA-T 不 仅 存 在 于 细 胞 质 也 存 在 [ 7] 于质体和 线 粒 体 。 植 物 体 中 存 在 2 种 GABA-T , 可以利用丙 酮 酸 或 α -酮 戊 二 酸 作 为 氨 基 受 体 可 逆 催 化 GABA 生 成 琥 珀 酸 半 醛 ( succinic semialdehyde ,SSA ) [3 ], 其 中 一 种 是 以 丙 酮 酸 作 为 氨基受体的 GABA 转氨 酶 ( GABA-TP ) , 在 烟 草 和 [ 4] 拟南芥等 多 种 植 物 中 发 现 , 另 一 种 是 以 α -酮 戊
[ 20 - 21 ]
境发生酸化 时, GABA 代 谢 途 径 中 的 GAD 、 GABAT 和 GDH 等 基 因 表 达 都 呈 现 下 调 趋 势[6 ]。 在 细 菌 中, GABA 同样对抵抗酸胁迫发挥重要作用 2. 2 调节碳氮营养平衡
[ 11 ]

植物对外界营养环境的感知和响应主要是通过 感应器 、 受体 、 转运蛋白 、 信号传递原件和基因表 达调控原件等一系列复杂的系统共同作用,调节养 分的吸收和代谢,进而使得植物在生长速度和发育 [ 12 ] 。 C 、 N 营养平衡的调控机制包括植 上发生变化 物体内糖含量的感知与调节 、 氮营养吸收等一系列 复杂的过程 。 由于 C 、 N 营养平衡感应器的代 谢 物 有可 能 是 谷 氨 酰 胺 、 GABA 或 其 它 氨 基 酸 和 糖 [ 13 ] ,此 外 GABA 也 密 切 联 系 着 氨 基 酸 代 谢 和 类 TCA 循环,因 此 GABA 代 谢 途 径 被 认 为 能 够 调 节 C 、 N 营养平衡 。 植物 体 内 糖 代 谢 途 径 主 要 是 通 过 糖 酵 解 和 TCA 循 环, GABA 支 路 和 TCA 循 环 密 不 可 分 。 利 用突变体研究 GABA 支 路 和 TCA 循 环 之 间 的 相 互 影响发现,在 TCA 循 环 中 涉 及 到 琥 珀 酸 生 成 的 酶 都会影响 到 GABA 支 路 的 活 性, 而 琥 珀 酸 下 游 的 [ 14 ] 。 Studart-Guimares 酶 对 GABA 代 谢 没 有 影 响 [ 15 ] 等 利用 RNAi 技术抑 制 植 物 琥 珀 酰 -辅 酶 A 连 接 酶表达活性,发现由于该酶的抑制而造成的琥珀酸 缺乏可以 通 过 GABA 支 路 活 性 的 提 高 来 弥 补 。 但 对琥珀酰 -辅酶 A 的 动 力 学 特 征 的 研 究 表 明, 琥 珀 酰 -辅酶 A 对 琥 珀 酸 生 成 的 调 控 与 GABA 支 路 不 同
2010 年第 2 期
225
GABA 在植物体内的合成代谢及生物学功能
1 1 2 2 宋红苗 , 陶跃之 , 王慧中 , 徐祥彬
( 1. 浙江省农业科学院 作物与核技术利用研究所,浙江 杭州
310021 ; 2. 杭州师范大学 生命与环境科学学院,浙江 杭州
310036 )

要 : GABA ( γ - 氨基丁酸) 是普遍 存 在 于 生 物 体 内 的 一 类 小 分 子 物 质 , 生 物 学 功 能 十 分 广 泛 。 它 是 哺
GABA 是一个四碳氨基酸,在绝大多数状态 下 是以两性离子 ( 带 负 电 荷 的 羧 基 和 带 正 电 荷 的 氨 基) 的形 式 存 在 。 它 的 分 子 构 象 取 决 于 它 的 存 在 状态: 呈气态时,由于两个带电基团的静电吸引其 分子构象高度折叠; 呈固态时,分子间相互作用由 于反式构象的氨基和旁氏构象的羧基而加强,其分 子构象为伸展状态; 而在溶液中,两种分子构象同 时存在 。 GABA 这种多变的分子构象有利于其与 不 同的受体蛋白结合,发挥其不同的生物功能
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