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Lexikon der Biologie: Glutaminsäure

Glutaminsäure, α-Aminoglutarsäure, Abk. Glu oder E, eine proteinogene Aminosäure mit 2 Carboxylgruppen und daher Baustein fast aller Proteine, besonders aber der pflanzlichen Samenproteine. Die Salze der Glutaminsäure ( ä vgl. Abb. ) sind die Glutamate. Durch die Reaktion der Transaminierung (Glutamat-Oxalacetat-Transaminase, Glutamat-Pyruvat-Transaminase) ist Glutaminsäure Schlüsselprodukt des Aminosäurestoffwechsels (Aminosäuren). Sie ist Vorstufe bzw. Abbauprodukt des Glutamins. Durch Transaminierung bzw. oxidative Desaminierung (Glutamat-Dehydrogenase) wird sie in α-Ketoglutarat (α-Ketoglutarsäure) umgewandelt und damit dem weiteren Abbau durch die Reaktionen des Citratzyklus zugänglich gemacht. Glutamat stellt den biochemischen Vorläufer von GABA (γ-Aminobuttersäure) dar. Aus Glutaminsäure bilden sich unter Einbeziehung des Kohlenstoffgerüsts die (wie Glutaminsäure selbst) zur α-Ketoglutarat-Familie gehörenden Aminosäuren Prolin, Hydroxyprolin, Ornithin, Citrullin und Arginin. Glutaminsäure ist Bestandteil von γ-Glutamylpeptiden, die an einem vorgeschlagenen Mechanismus zum Aminosäuretransport durch Zell-Membranen (γ-Glutamylzyklus) beteiligt sind. Einige γ-Glutamylpeptide kommen auch im zentralen Nervensystem vor. Große Mengen sind in Pflanzen enthalten, wo sie als Reserveverbindungen dienen und oft seltene Aminosäuren enthalten. Glutaminsäure ist auch Bestandteil von Glutathion. Sie wirkt als erregender Neurotransmitter bei den glutamatergen Neuronen (glutamaterg) des Zentralnervensystems auf 4 Rezeptoren: AMPA-(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxalepropionic acid), Kainat- und NMDA-Rezeptor (N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptor) sind ionotrope Rezeptoren, der metabotrope Glutamatrezeptor ist G-Protein gekoppelt (Glutamatrezeptor-Kanäle). Die Verteilung der Glutaminsäure im Gehirn ist fein reguliert. Gliazellen nehmen die bei der Erregungsübertragung freigesetzte Glutaminsäure über einen aktiven Transportmechanismus (aktiver Transport) auf und beenden damit die Erregungsübertragung an der Synapse. Über einen Kreislauf gelangt die Glutaminsäure in die Neuronen (Nervenzelle) zurück. Ist dieser Kreislauf gestört (z.B. beim Schlaganfall oder Hirntrauma), so kommt es durch Übererregung von Neuronen, die einen NMDA-Rezeptor besitzen, zur Desensibilisierung. Dies führt bei den betroffenen Patienten zu Lähmungen und Sprachstörungen. Durch Gabe von Glutaminsäure-Antagonisten werden diese Komplikationen bei Schlaganfällen, cerebralen Durchblutungsstörungen und Hirntraumata gemindert. Bei der Behandlung der Parkinsonschen Krankheit setzt man gezielt die NMDA-Rezeptor-Antagonisten Amantadin und Memantin ein (Antiparkinsonmittel). Auch zur Behandlung der Epilepsie, bei der durch übersteigerte Freisetzung von Glutaminsäure Krämpfe ausgelöst werden, könnten Glutaminsäure-Antagonisten die Krampfanfälle verhindern oder mindern. Glutaminsäure wird außerdem als Ursache für die sog. China-Restaurant-Krankheit diskutiert. Bedeutung besitzt Glutamat zudem in der Lebensmittelindustrie als Geschmacksverstärker, dessen Unbedenklichkeit inzwischen als geklärt angesehen werden kann. Aus diesem Grund war sie die erste Aminosäure, die industriell hergestellt wurde, zuerst durch Hydrolyse Glu-reicher Quellen wie Weizengliadin (34,7% Glu), dann durch industrielle Fermentation (Biotechnologie, Fermentation). Glutamat-Transporter, Glutaminsäure-γ-semialdehyd, Histidin, Stoffwechsel; ä Aminosäuren .



Glutaminsäure

(zwitterionische Form)

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