グルタミン酸は、すべての生き物や自然の中で最も豊富なの一つでタンパク質を構成する22個のアミノ酸の一つです。人体はその生合成のための固有の経路を持っているので、それは必須とは見なされません。
アスパラギン酸とともに、グルタミン酸は負に帯電した極性アミノ酸のグループに属し、2つの既存の命名法（3文字または1文字）によれば、「Glu」または「E」と表示されます。
アミノ酸グルタミン酸の構造（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のHbf878）
このアミノ酸は、1866年に小麦グルテンの加水分解物を研究しているときにドイツの化学者リッタースハウゼンによって発見されたため、その名前は「グルタミン酸」です。発見後、その存在は生物の大部分で判明しており、生命に欠かせない機能を持っていると考えられています。
L-グルタミン酸は、脊椎動物の中枢神経系における興奮性信号の伝達における最も重要なメディエーターの1つと考えられており、正常な脳機能だけでなく、認知発達、記憶および学習。
その誘導体のいくつかは、食品の風味を高めるのに役立つので、特に料理の調合に関して、産業レベルで重要な機能も持っています。
特徴
グルタミン酸（イオン化形態のグルタミン酸）は、人間にとって必須のアミノ酸ではありませんが、動物の成長に重要な栄養的意味があり、他の非必須アミノ酸よりもはるかに高い栄養価を持つことが示唆されています。
このアミノ酸は特に脳内、特に細胞内空間（サイトゾル）に豊富にあり、神経細胞の原形質膜によって区切られたサイトゾルと細胞外空間の間の勾配の存在を可能にします。
興奮性シナプスには多くの機能があり、特定の受容体に作用することによりその機能を発揮するため、これらの受容体は一般に細胞の外に「見える」ので、その濃度は特に細胞外環境で制御されたレベルに保たれます。
グルタミン酸の最高濃度の部位は神経終末ですが、その分布は全身の細胞のエネルギー需要によって調整されます。
細胞の種類に応じて、グルタミン酸が細胞に入ると、エネルギー目的でミトコンドリアに向けられるか、またはシナプス小胞に再分配され、両方のプロセスで特定の細胞内輸送システムが使用されます。
構造
グルタミン酸は、他のアミノ酸と同様に、中央の炭素原子（キラル）を持つα-アミノ酸であり、α炭素には、他の4つのグループが結合しています。カルボキシル基、アミノ基、水素原子および置換基（側鎖またはR基）。
グルタミン酸のRグループは、分子に2番目のカルボキシル基（-COOH）を与え、その構造は-CH2-CH2-COOH（-CH2-CH2-COO-がイオン化された形式）であるため、原子の合計分子の総炭素は5です。
このアミノ酸の相対質量は147 g / molで、R基の解離定数（pKa）は4.25です。等電点は3.22で、平均タンパク質存在指数は約7％です。
中性pH（約7）では、グルタミン酸はイオン化されて負の電荷を持つため、負に帯電した極性アミノ酸のグループ、アスパラギン酸も含まれるグループ（アスパラギン酸、そのイオン化された形）。
特徴
グルタミン酸またはそのイオン化形態であるグルタミン酸は、生理学的観点からだけでなく、産業的、臨床的および美食的観点からも複数の機能を持っています。
グルタミン酸の生理機能
ほとんどの脊椎動物の体内でグルタミン酸の最も人気のある生理学的機能の1つは、脳の興奮性神経伝達物質としての役割です。興奮性シナプスの80％以上がグルタミン酸またはその誘導体の1つを使用して通信することが確認されています。
シグナリング中にこのアミノ酸を使用するシナプスの機能には、認識、学習、記憶などがあります。
グルタミン酸はまた、神経系の発達、シナプスの開始と除去、そして細胞の移動、分化、死に関連しています。消化管、膵臓、骨などの末梢器官間のコミュニケーションにとって重要です。
さらに、グルタミン酸は、タンパク質およびペプチドの合成プロセスだけでなく、脂肪酸の合成、細胞の窒素レベルの調節、および陰イオンと浸透圧のバランスの制御の両方で機能を持っています。
これは、トリカルボン酸サイクル（クレブス回路）のさまざまな中間体の前駆体として機能し、GABA（ガンマアミノ酪酸）などの他の神経伝達物質の前駆体としても機能します。次に、L-プロリン、L-アルギニン、L-アラニンなどの他のアミノ酸の合成の前駆体です。
臨床応用
異なる製薬アプローチは、精神疾患および他の記憶関連の病状の治療のための治療標的としてグルタミン酸受容体に主に依存しています。
グルタミン酸は、心筋梗塞や機能性消化不良（胃の問題や消化不良）を治療するために設計されたさまざまな薬理学的製剤の活性剤としても使用されています。
グルタミン酸の工業用途
グルタミン酸とその誘導体は、さまざまな産業でさまざまな用途があります。例えば、グルタミン酸一ナトリウム塩は食品業界で調味料として使用されています。
このアミノ酸は他の化学物質の合成の出発物質でもあり、グルタミン酸は生分解性で、食用であり、人や環境に無害な天然のアニオン性ポリマーです。
食品業界では、増粘剤として、またさまざまな食品の苦味の「緩和剤」としても使用されます。
とりわけ、大量の水を吸収できる生分解性繊維やヒドロゲルの設計のために、凍結保護剤として、「硬化可能な」生物学的接着剤として、薬物担体としても使用されます。
生合成
すべてのアミノ酸は解糖中間体、クレブス回路、またはペントースリン酸経路に由来します。具体的には、グルタミン酸はグルタミン、α-ケトグルタル酸、5-オキソプロリンから得られ、すべてクレブス回路に由来します。
このアミノ酸の生合成経路は非常に単純で、そのステップはほとんどすべての生物に見られます。
グルタミン酸と窒素代謝
窒素代謝では、アンモニウムが体のさまざまな生体分子に組み込まれるのはグルタミン酸とグルタミンであり、アミノ基転移反応を通じて、グルタミン酸はほとんどのアミノ酸のアミノ基を提供します。
したがって、このルートには、アンモニウムイオンのグルタミン酸分子への同化が含まれ、これは2つの反応で行われます。
経路の最初のステップは、実質的にすべての生物に存在し、グルタミン酸とアンモニウムの還元に関与してグルタミンを生成する、グルタミン合成酵素と呼ばれる酵素によって触媒されます。
バクテリアや植物では、代わりにグルタミン酸はグルタミン酸シンターゼとして知られている酵素によってグルタミンから生成されます。
動物では、これはアミノ酸の異化の間に起こるα-ケトグルタル酸のアミノ基転移から生成されます。哺乳類におけるその主な機能は、有毒な遊離アンモニアを血液によって輸送されるグルタミンに変換することです。
酵素グルタミン酸シンターゼによって触媒される反応では、α-ケトグルタル酸は還元的アミノ化プロセスを経ます。そこではグルタミンが窒素基の供与体として参加します。
グルタミン酸ははるかに少ない割合で発生しますが、グルタミン酸は動物でα-ケトグルタル酸とアンモニウム（NH4）の間のワンステップ反応によっても生成されます。これは事実上すべてに遍在する酵素L-グルタミン酸デヒドロゲナーゼによって触媒されます生物。
前記酵素はミトコンドリアマトリックスと会合し、それが触媒する反応は大まかに次のように書くことができ、NADPHは還元力を供給する働きをします：
α-ケトグルタル酸+ NH4 + NADPH→L-グルタミン酸+ NADP（+）+水
代謝と分解
グルタミン酸は、タンパク質合成、エネルギー代謝、アンモニウム固定、または神経伝達などのさまざまな目的を果たすために体の細胞によって使用されます。
いくつかの種類の神経細胞の細胞外培地から取り出されたグルタミン酸は、それをグルタミンに変換することによって「リサイクル」できます。グルタミンは、細胞外液に放出され、ニューロンに取り込まれて、グルタミン酸に変換されます。これは、グルタミンサイクルとして知られています。-グルタミン酸。
食事中の食物と一緒に摂取されると、グルタミン酸の腸管吸収は一般に、アラニンなどの他のアミノ酸への変換で終わります。これは、腸粘膜の細胞によって媒介されるプロセスであり、エネルギー源としても使用されます。
一方、肝臓はそれをグルコースと乳酸に変換する役割を果たし、化学エネルギーは主にATPの形で抽出されます。
グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸アンモニウムリアーゼ、グルタミナーゼの場合など、さまざまなグルタミン酸代謝酵素の存在がさまざまな生物で報告されており、これらの多くはアルツハイマー病に関与しているとされています。
グルタミン酸が豊富な食品
グルタミン酸は人間が消費するほとんどの食品に含まれており、一部の著者は70 kgの人間の場合、食事から得られるグルタミン酸の1日の摂取量は約28 gであると主張しています。
このアミノ酸が最も豊富な食品の中には、肉（ウシ、ブタ、ヒツジなど）、卵、乳製品、魚が目立つ動物由来のものがあります。グルタミン酸が豊富な植物性食品には、種子、穀物、アスパラガスなどがあります。
このアミノ酸、その誘導体を自然に豊富に含むさまざまな種類の食品に加えて、グルタミン酸一ナトリウム塩は、多くの料理や工業的に加工された食品の風味を強化または増強するための添加物として使用されます。
その摂取の利点
グルタミン酸をさまざまな料理の調合に追加すると、味を「誘発」し、口腔内の味覚を改善するのに役立ちます。これは、明らかに生理学的および栄養的に重要な意味を持っています。
臨床試験は、グルタミン酸の摂取が「障害」または味覚および「唾液分泌低下」（唾液の低産生）に関連する口腔病変の治療に潜在的な用途があることを示しています。
同様に、グルタミン酸（グルタミン酸）は、腸粘膜の細胞の正常な活動を維持するために非常に重要な栄養素です。
化学療法治療を受けたラットへのこのアミノ酸の供給は、腸粘膜の活性と機能を維持および強化することに加えて、腸の免疫学的特徴を高めることが示されています。
一方、日本では、グルタミン酸を豊富に含む食品を基にした医療食は、「経皮内視鏡的美食術」を受ける患者のために設計されています。腹部。
このアミノ酸はまた、通常は食欲不振の慢性胃炎の高齢患者の食欲を誘発するためにも使用されます。
最後に、グルタミン酸とアルギニンの経口供給に関連する研究は、これらが筋肉組織の脂肪生成と脂肪組織の脂肪分解に関連する遺伝子の正の調節に関与していることを示唆しています。
欠乏症
グルタミン酸は、アミノ酸や他の神経伝達物質などのさまざまなタイプの分子の合成の前駆体として機能するため、その生合成とリサイクルに関連する酵素の発現に関連する遺伝的欠陥は、動物の体の健康に影響を与える可能性があります。
たとえば、酵素グルタミン酸デカルボキシラーゼは、グルタミン酸から、抑制性神経反応に不可欠な神経伝達物質であるガンマアミノ酪酸（GABA）への変換に関与しています。
したがって、グルタミン酸は主に興奮性神経シナプスで機能するため、グルタミン酸とGABAのバランスは、皮質の興奮性の制御を維持するために最も重要です。
次に、グルタミン酸は学習や記憶などの一連の脳機能に関与しているため、グルタミン酸の欠乏は、神経伝達物質としてそれを必要とする認知プロセスのこれらのクラスに欠陥を引き起こす可能性があります。
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