Mada su glutaminska kiselina i drugeaminokiseline prirodno prisutne u mnogim vrstama hrane, njihovi doprinosi ukusu su naučno identifikovani tek u ranomdvadesetom veku. Supstancu je otkrio i identifikovao1866. godine Nemački hemičar Karl Heinrich Leopold Ritthausen.1907. godine Japanski istraživačKikunae Ikeda saTokijskog Imperijalnog Univerziteta je identifikovao smeđe kristale zaostale nakonevaporacije veće količinekombu supe kao glutaminsku kiselinu. Ti kristali, su imali ukus, koji je podsećao nepotpuno izraženom ali neospornom ukusu prisutnom u mnogim drugim vrstama hrane, i pogotovu u morskoj travi. Profesor Ikeda je nazvao taj ukus mesa, i druge visokoproteinske hrane,umami. On je nakon toga patentirao metod za masovnu-proizvodnju kristalne soli glutaminske kiseline,mono-natrijum glutamata.[4][5]
Glutamat ključni molekul u ćelijskommetabolizmu. Kod ljudi, dijetarniproteini se razlažu uaminokiseline, koje služe kao metaboličko gorivo za druge funkcionalne procese u telu. Ključni proces u degradaciji aminokiselina jetransaminacija, u kome se amino grupa jedne amino kiseline prenosi naα-ketokiselinu, što je tipično katalizovanotransaminazama. Ta reakcija se može generalisati kao:
Veoma rasprostranjena α-ketokiselina je α-ketoglutarat, koja je intermedijarciklusa limunske kiseline. Transaminacija of α-ketoglutarata proizvodi glutamat. Rezultujući α-ketokiselinskiprodukt je takođe koristan, jer može biti korišćen bilo kao gorivo ili supstrat za dalje metaboličke procese. Na primer:
Piruvat i oksaloacetat su ključne komponente celularnog metabolizma, koje kontribuiraju kao supstrati ili intermedijeri u fundamentalnim procesima kao što suglikoliza,glukoneogeneza i isto takoKrebsov ciklus.
Glutamat igra važnu ulogu u odstranjivanju iz tela suvišnog ili beskorisnogazota. Glutamat podležedeaminaciji, jednoj oksidativnoj reakciji koju katališeglutamat dehidrogenaza, na sledeći način:
Amonijak (kaoamonijum) se onda izlučuje prvenstveno kaoureja, sintetizovana ujetri. Transaminacija može tako biti povezana sa deaminacijom, efektivno dozvoljavajući azotu iz amin grupa amino kiselina da budu odstranjen, putem glutamata kao intermedijara, i konačno izlučen iz tela u oblikuureje.
Glutamat je najrasprostranjeniji uzbuđujućineurotransmiter u kičmenjačkomnervnom sistemu. Uhemijskim sinapsama, glutamat se nalazi u mehurićima.Nervni impulsi izazivaju oslobađanje glutamata is pre-sinaptičkih ćelija. U naspramnim post-sinaptičkim ćelijama,glutamatni receptori, kao što jeNMDA receptor, vezuju glutamat i aktiviraju se. Zbog njegove uloge usinaptičkoj plastičnosti, glutamat je vezan za kognitivne funkcije kao što suučenje imemorija u mozgu[6]. Forma plastičnosti poznata kaodugotrajna potencijacija se dešava na glutamatergičkim sinapsama uhipokampusu,neokorteksu, i drugim delovima mozga. Glutamat ne funkcioniše samo kao tačka do tačke transmiter nego i putem prelivnog sinaptičkog preslušavanja između sinapsi u kome sumacija glutamata oslobođenog iz susednih sinapsi stvara ekstrasiptičku signalizaciju/prostornu transmisiju.[7]
Glutamatni transporteri[8] se nalaze uneuronima iglialnim membranama. Oni brzo odstranjuju glutamat izekstracelularnog prostora. Kod moždanih povreda ili bolesti, oni mogu da rade u reverzno, i višak glutamata se može akumulirati izvan ćelija. Taj proces uzrokuje da kalcijum joni prodiru u ćeliju putem kanalaNMDA receptora, što dovodi do neuronkog oštećenja i eventualno do ćelijske smrti, to se zoveekscitotoksičnost. Mehanizamapoptoze uvrštava:
Oštećenjemitohondrije zbog suviše visoke intracelularneCa2+ koncentracije.[9]
Glu/Ca2+-posredovana promocijatranskripcionih faktora za proapoptotičke gene, ili potiskivanje transkripcionih faktora za antiapoptotičke gene.
Glutaminska kiselina je bila povezana saepileptičkim napadima. Mikroinjekcija glutaminske kiseline u neurone proizvodi niz spontanihdepolarizacija sa razmakom od jednesekunde, i taj patern paljenja je sličan onom koji je poznat kaoparoksizmalno depolarizujuće pomeranje kod epileptičkog napada. Ta promena potencijala neaktivirane membrane u žiži epileptičkog napada može da prouzrokuje spontano otvaranjenaponski-aktiviranog kalcijum kanala, što dovodi do oslobađanja glutaminske kiseline i dalje depolarizacije.
Eksperimentalne tehnike za detekciju glutamata u neoštećenim ćelijama uvrštavaju genetički-dizajnirannanosenzor.[11] Sensor je fuzija glutamat-vezujućeg proteina i dva fluorescentna proteina. Kad se glutamat veže, fluorescencija senzora podultraviolentnim svetlom se promeni putemrezonance između dva fluorofora. Uvođenje nanosenzora u ćelije omogućava optičku detekciju koncentracije glutamata. Sintetički analozi glutaminske kiseline koji se mogu aktiviratiultraviolentnim svetlom idvo-fotonska ekscitaciona mikroskopija su isto bile opisane.[12] Metod brzog oslobađanja putemfotostimulacije je koristan za mapiranje konekcija između neurona, i razumevanje funkcijasinapse.
Evolucija glutamat receptora je potpuno različita kod bezkičmenjaka, posebno artropoda i nematoda, gde glutamat stimuliše glutamat-kontrolisane hlorid kanale. Beta podjedinice receptora su responsivne sa veoma visokim afinitetom na glutamat i glicin.[13] Modulacija tih receptora je bila terapeutski ciljantiparazitne terapije koristećiavermektine. Avermektinova meta je alfa-podjedinica glutamat-kontrolisanog hloridnog kanala.[14] Ti receptori su bili opisani kod artropoda, kao što jeDrosophila melanogaster[15] iLepeophtheirus salmonis.[16] Nepovratna aktivacija tih receptora sa avermektinom rezultuje u hiperpolarizaciji u sinapsama i neuromuskularnim sastavima, rezultujući u flacidnoj paralizi, i uginuću nematoda i artropoda.
L-Glutaminska kiselina u fiziološkim uslovima
Moždana non-sinaptička glutamatergična signalizaciona kola
Ekstracelularni glutamat u mozguDrozofile je bio nađen da reguliše grupisanje post-sinaptičkog glutamat receptora, kroz proces koji uvrstava desenzitizaciju receptora.[17] Geni izraženi uglijalnim ćelijama aktivno transportuju glutamat uekstracelularni prostor,[17] dok kodnucleus accumbens usled stimulisanja grupe II metabotropiskog glutamat receptora, ti geni su nađeni da smanjuju nivoe ekstracelularnog glutamata.[18] To otvara mogućnost da taj ekstracelularni glutamat igra ulogu sličnu endokrinu kao deo većeg homeostatičnog sistema.
Glutamat isto služi kao prekurzor za sintezu inhibitornogGABA liganda u GABA-ergičnim neuronima. Ta reakcija je katalisanaglutamat dekarboksilazom (GAD), koja je najzastupljenija ucerebelumu i upankreasu.
Sindrom krute-osobe je neurološki poremećaj izazvanantiGAD antitelima, što dovodi do umanjenja GABA sinteze i otuda, umanjenih motornih funkcija kao što su muskularna krutost ispazam. Pošto je pankreas isto bogat ovim enzimom (GAD), direktna imunološka destrukcija se javlja u pankreasu i pacijenti obolevaju od dijabetisa.
Sva mesa,živina,riba,jaja,mlečni proizvodi, kao ikombu su izvrsni izvori glutaminske kiseline. Neka protein-bogata biljna hrana isto služi kao izvor. Devedeset pet procenata mlečnog glutamata je metabolizovano u intestinalnim ćelijama uprvom prolazu.[19]
KineskaFufeng Grupa Limited je najveći proizvođač glutaminske kiseline na svetu, sa kapacitetom povećanim do preko 300,000 tona na kraju2006 od 180,000 tona u toku2006, čime oni pokrivaju 25%-30% Kineskog tržišta. Meihua drugi po veličini Kineski proizvođač.
Lekfenciklidin (bolje poznat kao PCP) non-kompetitivnoantagonizira glutaminsku kiselinu naNMDA receptoru. Iz istog razloga, sub-anastetičke dozeketamina imaju jake disocijativne i halucinogene efekte. Glutamat ne prolazi lako krozkrvno moždanu barijeru, ali je umesto toga njegov transport posredovan transportnim sistemom visokog afiniteta.[20] On se može konvertovati uglutamin.
^Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”.Annual Reports in Computational Chemistry.4: 217—241.doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.
^Okubo Y, Sekiya H, Namiki S, Sakamoto H, Iinuma S, Yamasaki M, Watanabe M, Hirose K, Iino M. (2010).„Imaging extrasynaptic glutamate dynamics in the brain”.Proc Natl Acad Sci U S A.107: 6526—6531.PMID20308566.doi:10.1073/pnas.0913154107.
^Shigeri Y, Seal RP, Shimamoto K (2004). „Molecular pharmacology of glutamate transporters, EAATs and VGLUTs”.Brain Res. Brain Res. Rev.45 (3): 250—65.PMID15210307.doi:10.1016/j.brainresrev.2004.04.004.
^Ellis-Davies, G.C.R.,; et al. (2007). „4- Carboxymethoxy-5,7-dinitroindolinyl-Glu: an improved caged glutamate for expeditious ultra- violet and 2-photon photolysis in brain slices”.Journal of Neuroscience.27 (Jun): 6601—6604.PMID17581946.doi:10.1523/JNEUROSCI.1519-07.2007.CS1 одржавање: Вишеструка имена: списак аутора (веза)
^Laughton, D.L., Wheeler, S.V., Lunt, G.G. and Wolstenholme, A.J. 1995. "The beta-subunit ofCaenorhabditis elegans avermectin receptor responds to glycine and is encoded by chromosome 1".J. Neurochem. 64, 2354-2357
^Cully, D.F., Vassilatis, D.K., Liu, K.K., Paress, P.S., Van der Ploeg, L.H.T., Schaeffer, J.M. and Arena, J.P. 1994. "Cloning of an avermectin-sensitive glutamate gated choride channels fromCaenorhabditis elegans".Nature 371, 707-711
^Cully, D.F., Paress, P.S., Liu, K.K., Schaeffer, J.M. and Arena, J.P. 1996. "Identification of aDrosophila melanogaster glutamate-gated chloride channel sensitive to the antiparasitic agent avermectin".J. Biol. Chem. '271, 20187-20191'
^Tribble, N.D., Burka, J.F. and Kibenge, F.S.B. 2007. "Identification of the genes encoding for putative gamma aminobutyric acid (GABA) and glutamate-gated chloride channel (GluCl) alpha receptor subunits in sea lice (Lepeophtheirus salmonis)".J. Vet. Pharmacol. Ther. 30, 163-167
^Xi, Zheng; Baker, DA; Shen, H.; Carson, DS; Kalivas, PW (2002). „Group II metabotropic glutamate receptors modulate extracellular glutamate in the nucleus accumbens”.Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics.300 (1): 162—171.PMID11752112.doi:10.1124/jpet.300.1.162.
