Glutamate synthase and the synthesis of glutamate in plants

Resumo

A descoberta das glutamato sintases (E.C. 1.4.1.13 e E.C. 1.4.7.1) causou uma grande reavaliação da maneira pela qual o amônio é assimilado em bactérias e plantas superiores. A história dessa descoberta é revisada e considerada à luz dos desenvolvimentos recentes na bioquímica e na genética das enzimas dependentes de ferredoxina e NADH das plantas superiores. As evidências são consistentes com a visão de que as plantas sintetizam o glutamato a partir da amônia pela atividade combinada da glutamina sintetase (E.C. 6.3.1.2) e da glutamato sintase (o ciclo da glutamato sintase) e que a glutamato desidrogenase (GDH, E.C. 1.4.1.2) não desempenha nenhum papel significativo na formação do glutamato. No entanto, as evidências sugerem uma função importante para a GDH como uma derivação catabólica para garantir que o metabolismo do nitrogênio (N) não afete negativamente a função mitocondrial e para permitir a síntese de compostos de transporte ricos em N durante a remobilização do nitrogênio.

Abstract

The discovery of glutamate synthases (E.C. 1.4.1.13 and E.C. 1.4.7.1) caused a major re-assessment of the way in which ammonium is assimilated in bacteria and higher plants. The history of that discovery is reviewed and considered in the light of recent developments in the biochemistry and genetics of the higher plant ferredoxin- and NADH-dependent enzymes. The evidence is consistent with the view that plants synthesise glutamate from ammonia by the combined activity of glutamine synthetase (E.C. 6.3.1.2) and glutamate synthase (the glutamate synthase cycle) and that glutamate dehydrogenase (GDH, E.C. 1.4.1.2) plays no significant part in glutamate formation. The evidence does, however, suggest an important role for GDH as a catabolic shunt to ensure N metabolism does not adversely affect mitochondrial function and to enable the synthesis of N-rich transport compounds during nitrogen remobilisation.