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2026-04-11T14:13:50Z

Funktion in der Zellkultur von Tumorzellen: Originalstudie als WP:TF und unzureichend nach WP.RMLL entfernt, da hast Du recht, aber eigentlich ist der ganze Abschnitt nicht WP-geeignet und kann weg

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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:L-Glutamin - L-Glutamine.svg|160px|L-Glutamin]]
| Strukturhinweis = Struktur von L-Glutamin, dem natürlich vorkommenden Enantiomer
| Freiname = Glutamin (L-[[Enantiomer]])
| Andere Namen =
* 2-Amino-4-carbamoylbutansäure
* 2-Amino-4-carbamoylbuttersäure
* Glutaminsäure-5-amid
* Abkürzungen:
** Gln ([[Aminosäuren#Kanonische Aminosäuren|Dreibuchstabencode]])
** Q ([[Aminosäuren#Kanonische Aminosäuren|Einbuchstabencode]])
* {{INCI|Name=GLUTAMINE|ID=34018|Abruf=2020-12-28}}
| Summenformel = C5H10N2O3
| CAS = * {{CASRN|56-85-9}} (L-Enantiomer)
* {{CASRN|5959-95-5|Q27102193}} (D-Enantiomer)
* {{CASRN|6899-04-3|Q27103623}} (unspez.)
| EG-Nummer = 200-292-1
| ECHA-ID = 100.000.266
| PubChem = 5961
| ChemSpider = 5746
| DrugBank = DB00130
| Beschreibung = farb- und geruchloser Feststoff <ref name="Merck">{{Merck|816016|Name=S-(+)-Glutamin|Abruf=2013-02-15}}</ref>
| Molare Masse = 146,15 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte =
| Schmelzpunkt = (Zersetzung) 185–186 [[Grad Celsius|°C]] <ref name="Merck"/>
| Siedepunkt =
| Dampfdruck =
| pKs = * p''K''S, COOH = 2,18 (25 °C)<ref name="CRC">CRC Handbook of Chemistry and Physics, Ed. D.R. Lide, 85th Ed., CRC Press, Boca Raton, FL, 2005.</ref>
* p''K''S, NH3+ = 9,00 (25 °C)<ref name="CRC"/>
| Löslichkeit = * löslich in Wasser (35 g·l−1 bei 20 °C)<ref name="GESTIS"/>
* nahezu unlöslich in Methanol, Benzol und Chloroform<ref name="roempp" />
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=100166 |CAS=56-85-9 |Name=Glutamin |Abruf=2022-11-18}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|-}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|-}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| ToxDaten = {{ToxDaten |Typ=LD50 |Organismus=Ratte |Applikationsart=oral |Wert=7500 mg·kg−1 |Bezeichnung= |Quelle=<ref name="Merck"/> }}
}}

'''Glutamin''' ist eine [[Aminosäuren#Proteinogene Aminosäuren|proteinogene]], [[Essentieller Stoff|für den Menschen nicht essentielle]] [[Ständigkeit|α-]][[Aminosäure]] und stellt das γ-Mono-[[Carbonsäureamide|Amid]] der L-[[Glutaminsäure]] dar. Im [[Aminosäuren#Kanonische Aminosäuren|Dreibuchstabencode]] wird sie als '''Gln''' und im [[Aminosäuren#Kanonische Aminosäuren|Einbuchstabencode]] als '''Q''' bezeichnet. Im [[Stoffwechsel]] ist L-Glutamin ein universeller [[Aminogruppe]]n-[[Donator-Akzeptor-Prinzip|Donor]]. Im [[Blutplasma]] kommt Glutamin mit einem Mengenanteil von 20 % als Hauptbestandteil des Pools an freien Aminosäuren vor. Bei hyper[[katabol]]en und hyper[[Stoffwechsel|metabolen]] Krankheitszuständen wie z. B. nach Operationen, schweren Verletzungen, Verbrennungen und Infektionen ist stets eine ausgeprägte Glutaminverarmung zu beobachten. Glutamin wird durch ein [[Basentriplett]] ''CAG'' oder ''CAA'' der mRNA [[Codon|codiert]].

Der Einbuchstabencode Q für Glutamin wurde in alphabetischer Reihenfolge zum N für [[Asparagin]] zugeordnet, da es lediglich um eine [[Methylengruppe|Methylen]] –CH2– Gruppe größer ist. Zu beachten ist, dass P dem Prolin zugeordnet war, und O aufgrund der Ähnlichkeit zu D vermieden wurde. Zudem wurde die Merkhilfe ''Q''lutamine vorgeschlagen.<ref name=":0">{{Cite journal |title=IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature A One-Letter Notation for Amino Acid Sequences |journal=Journal of Biological Chemistry |language=en |issue=13 |volume=243 |pages=3557–3559 |date=1968-07-10 |doi=10.1016/S0021-9258(19)34176-6 |url=https://www.jbc.org/article/S0021-9258(19)34176-6/pdf}}</ref><ref name=":1">{{Cite journal |last=Saffran |first=M. |title=Amino acid names and parlor games: from trivial names to a one-letter code, amino acid names have strained students' memories. Is a more rational nomenclature possible? |journal=Biochemical Education |language=en |issue=2 |volume=26 |pages=116–118 |date=1998-04 |doi=10.1016/S0307-4412(97)00167-2 |url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0307441297001672}}</ref>

== Enantiomere ==
Glutamin besitzt ein Stereozentrum, somit existieren zwei [[Chiralität (Chemie)|chirale]] [[Enantiomere]].
In den Proteinen kommt, neben anderen Aminosäuren, ausschließlich L-Glutamin [Synonym: (''S'')-Glutamin] [[peptid]]isch gebunden vor. [[Spiegelverkehrtes Bild|Spiegelbildlich]] aufgebaut dazu ist das D-Glutamin [Synonym: (''R'')-Glutamin], das in Proteinen nicht vorkommt. Racemisches DL-Glutamin [Synonyme: (''RS'')-Glutamin und (±)-Glutamin] besitzt geringe Bedeutung.

Wenn in diesem Text oder in der wissenschaftlichen Literatur „Glutamin“ ohne weiteren Namenszusatz ([[Deskriptor (Chemie)|Deskriptor]]) erwähnt wird, ist L-Glutamin gemeint.

{| class="wikitable" style="text-align:center; font-size:90%;"
|-
| class="hintergrundfarbe6" colspan="3" | '''Enantiomere von Glutamin'''
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | Name
| L-Glutamin || D-Glutamin
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | Andere Namen
| (''S'')-Glutamin || (''R'')-Glutamin
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Strukturformel]]
| [[Datei:L-Glutamin - L-Glutamine.svg|160px|L-Glutamin]] || [[Datei:D-Glutamine.svg|165px|D-Glutamin]]
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="2" | [[CAS-Nummer]]
| {{CASRN|56-85-9}} || {{CASRN|5959-95-5|Q27102193}}
|-
| colspan="2" | {{CASRN|6899-04-3|Q27103623}} (unspez.)
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="2" | [[EG-Nummer]]
| 200-292-1 || 673-968-0
|-
| colspan="2" | 230-006-0 (unspez.)
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="2" | [[ECHA]]-Infocard
| {{ECHA|100.000.266}} || {{ECHA|100.199.389}}
|-
| colspan="2" | {{ECHA|100.027.278}} (unspez.)
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="2" | [[PubChem]]
| {{PubChem|5961}} || {{PubChem|145815}}
|-
| colspan="2" | {{PubChem|738}} (unspez.)
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="2" | [[DrugBank]]
| {{DrugBank|DB00130|kurz}} || {{DrugBank|DB02174|kurz}}
|-
| colspan="2" | − (Racemat)
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[FL-Nummer]]
| 17.007 || -
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="2" | [[Wikidata]]
| [[d:Q181619|Q181619]] || [[d:Q27102193|Q27102193]]
|-
| colspan="2" | [[d:Q27103623|Q27103623]] (unspez.)
|-
|}

== Vorkommen ==
Glutamin kommt zu durchschnittlich 3,9 % – gebunden in [[Proteine]]n – vor; auch in freier Form findet sich die Aminosäure häufig in allen Pflanzen, Tieren, Pilzen und Bakterien als zentraler [[Metabolit]] im [[Stoffwechsel]] aller Lebewesen.<ref name="roempp">{{RömppOnline|ID=RD-07-01432|Name=L-Glutamin|Abruf=2013-10-13}}</ref>

Nahrungsmittel mit hohem Glutamingehalt sind

{|class="wikitable sortable"
! Lebensmittel !! Glutamin 
[mg/100g]<ref>''[http://www.vitalstoff-lexikon.de/index.php?mode=showarticle&artid=652 Glutamingehalt von Lebensmitteln.]'' DocMedicus, Deutsche Gesellschaft für Nährstoffmedizin und Prävention, abgerufen am 13. Oktober 2013.</ref>
|-
| [[Weizen]] || 4080
|-
| [[Dinkel]]mehl || 5170
|-
| [[Linsen]] || 4490
|-
|[[Mungbohne]]|| 4810
|-
| [[Sojabohnen]] || 6490
|-
| [[Erdnüsse]] || 5630
|-
| Käse || 3050–8100
|-
| Rindfleisch || 4130
|-
| Hammelfleisch || 4300
|-
| Schweinefleisch || 3910

|}

Alle diese Nahrungsmittel enthalten praktisch ausschließlich chemisch gebundenes L-Glutamin als Proteinbestandteil, jedoch kein freies L-Glutamin.

== Geschichte ==
L-Glutamin wurde 1877 erstmals beschrieben. Gemeinsam mit einem seiner Doktoranden kam [[Ernst Schulze (Chemiker)|Ernst Schulze]] zu der Schlussfolgerung, dass in den Runkelrüben die [[Glutaminsäure]] als Amid vorliegt, welches sie Glutamin nannten (analog zu [[Asparagin]] und [[Asparaginsäure]]). Kurz darauf untersuchte Ernst Schulze diese Zusammenhänge in Kürbiskeimlingen und kam zu demselben Ergebnis. Die Strukturaufklärung für Glutaminsäure / Glutamin war bereits 1872 durch den deutschen Chemiker [[Wilhelm Dittmar]] erfolgt. Dittmar war zu dieser Zeit an der agrikulturchemischen Versuchsanstalt in Bonn-Poppelsdorf unter [[Heinrich Ritthausen]] tätig, der bereits 1866 die Glutaminsäure entdeckt hatte.<ref>S. Hansen: {{Webarchiv|url=https://www.arginium.de/wp-content/uploads/2015/12/Aminos%C3%A4uren-Entdeckungsgeschichte.pdf |wayback=20160615203851 |text=''Entdeckung der Aminosäuren'' }}, Berlin 2015.</ref>

== Eigenschaften ==
Das farblose, kristalline Glutamin ist unlöslich in [[Alkohole]]n, [[Benzol]] und [[Chloroform]]. Mäßig löslich ist es hingegen in Wasser (100 g/l bei 40 °C).

* [[Van-der-Waals-Volumen]]: 114
* [[Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizient|Lipidlöslichkeit]]: LogP = −3,5

[[Datei:Betain-Glutamin.png|hochkant=1.45|mini|Zwitterionen von L-Glutamin (links) bzw. D-Glutamin (rechts)]]
Glutamin liegt überwiegend als „inneres Salz“ bzw. [[Zwitterion]] vor, dessen Bildung dadurch zu erklären ist, dass das [[Proton (Chemie)|Proton]] der [[Carboxygruppe]] an das freie Elektronenpaar des Stickstoffatoms der [[Aminogruppe]] wandert.

Im elektrischen Feld wandert das Zwitterion nicht, da es als Ganzes ungeladen ist. Genaugenommen ist dies am isoelektrischen Punkt (bei einem bestimmten pH-Wert) der Fall, bei dem das Zwitterion auch seine geringste Löslichkeit in Wasser hat. Sein [[isoelektrischer Punkt]] liegt bei 5,65.<ref name="Hardy">P. M. Hardy: ''The Protein Amino Acids.'' In: G. C. Barrett (Herausgeber): ''Chemistry and Biochemistry of the Amino Acids.'' Chapman and Hall, 1985, ISBN 0-412-23410-6, S. 9.</ref>

== Herstellung ==
Großtechnisch wird L-Glutamin [[Fermentation|fermentativ]] hergestellt.<ref name="Izumi">Yoshiharu Izumi, Ichiro Chibata und Tamio Itoh: ''Herstellung und Verwendung von Aminosäuren.'' In: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]] 90'' (1978) 187-194; Angewandte Chemie International Edition in English ''17'', 176–183, [[doi:10.1002/anie.197801761]].</ref>

== Biochemie ==
''Für die Biosynthese inklusive Strukturformeln siehe Abschnitt Weblinks.''

L-Glutamin wird aus der L-[[Glutaminsäure]] durch die [[Glutamat-Ammonium-Ligase]] hergestellt. Dabei wird [[Adenosintriphosphat]] (ATP) verbraucht.
Im Körper kann L-Glutamin zu [[Succinat]] in drei Reaktionsschritten abgebaut werden.

== Funktionen ==
Mit einem Mengenanteil von 20 % ist Glutamin Hauptbestandteil des Pools an freien Aminosäuren im Blutplasma (400–600 µmol/l).<ref>P. B. Soeters, I. Grecu: ''Have we enough glutamine and how does it work? A clinician's view.'' In: ''Annals of nutrition & metabolism.'' Band 60, Nummer 1, 2012, S. 17–26, {{DOI|10.1159/000334880}}, PMID 22212454 (Review). ([http://www.karger.com/Article/FullText/334880 freier Volltext]).</ref> Glutamin kommt in der höchsten Konzentration in den [[Muskelzelle]]n (ca. 35 mmol/l) vor, die dieses auch hauptsächlich synthetisieren. Es ist unter anderem für die Wassereinlagerung in die Zelle verantwortlich und bewirkt bei körperlicher Belastung eine Vergrößerung des Zellvolumens, was als anaboles, die [[Zellproliferation|Proliferation]] unterstützendes Signal zu betrachten ist. Das heißt, die Protein- und Glykogenbildung wird gefördert.

Hyperkatabole und hypermetabole Krankheitszustände gehen mit einer deutlichen Glutaminverarmung im Blut und in der Muskulatur einher, ohne dass reaktiv die Glutaminsynthese gesteigert wird. Charakteristisch für die Reaktion auf ein Trauma oder eine Infektion ist die Reduktion freien Glutamins in der Muskulatur um etwa 50 %. Dieser Verlust intrazellulären Glutamins wurde sowohl nach selektiven Operationen, Polytraumen und Verbrennungen als auch bei Infektionen und [[Pankreatitis]] unabhängig von der Ernährung festgestellt. Glutamin stellt nicht nur einen Baustein für die Proteinsynthese, sondern u. a. auch für die Zellen des [[Gastrointestinaltrakt]]es ([[Enterozyt]]en, [[Kolonozyt]]en) und für [[Hepatozyt|Leberzellen]] ein wichtiges Substrat dar. Daraus wurde die These entwickelt, dass Glutamin eine ''bedingt essentielle'' Aminosäure sei, die besonders bei schweren Erkrankungen notwendig ist. Entsprechend entstand die Hypothese, dass eine Glutamin-Supplementierung bei schwerkranken Patienten zu einem besseren [[Outcome|Ergebnis]] führen würde.

Hingegen zeigte eine internationale multizentrische [[randomisierte kontrollierte Studie|randomisierte]] Doppel[[blindstudie]] an über 1200 schwerkranken mechanisch [[Beatmung|beatmeten]] [[Intensivmedizin|Intensivpatienten]] mit [[Multiorganversagen]], die in der Verumgruppe sowohl [[enteral]] als auch [[parenteral]] Glutamin erhielten, eine signifikant erhöhte [[Mortalität]] von 32,4 % (Placebo 27,2 %) mit einem adjustierten [[Odds Ratio|Risikofaktor]] von 1,09 nach 28 Tagen. Auch nach sechs Monaten war die Mortalität unter Glutaminbehandlung signifikant höher, jedoch hatte Glutamin keinen Einfluss auf das Organversagen oder die Infektionsrate.<ref>Daren Heyland, John Muscedere u. a.: ''A Randomized Trial of Glutamine and Antioxidants in Critically Ill Patients.'' In: ''New England Journal of Medicine.'' 368, 2013, S. 1489–1497, {{DOI|10.1056/NEJMoa1212722}}.</ref> Somit erscheint eine Glutamin-Substitution in der Intensivmedizin obsolet, und in einem Kommentar wird sogar von einer „Glutamintoxizität“ gesprochen. Der verminderte Glutaminspiegel bei schwerkranken Patienten könnte somit weniger eine Folge eines Mangels als vielmehr ein positiver Adaptationsmechanismus sein.<ref>Greet Van den Berghe: ''Low Glutamine Levels during Critical Illness – Adaptive or Maladaptive?'' In: ''New England Journal of Medicine.'' 368, 2013, S. 1549–1550, {{DOI|10.1056/NEJMe1302301}}.</ref>

=== Funktion im Nervensystem ===
Glutamin ist chemisch eng verwandt mit der [[exzitatorisch]]en Aminosäure [[Glutaminsäure]] (häufig wird nur von der ionisierten Form, dem [[Glutamate|Glutamat]], gesprochen), die als [[Neurotransmitter]] bei glutamatergen [[Synapsen]] im zentralen Nervensystem vorkommt. An diesen Synapsen wird ein Teil des Glutamats nach der Ausschüttung in den synaptischen Spalt in benachbarte [[Gliazelle]]n aufgenommen. Um das aufgenommene Glutamat zurück in die präsynaptischen [[Nervenzelle|Neuronen]] zu transportieren, wird es in den Gliazellen in Glutamin umgewandelt, da Glutamin keine exzitatorische Auswirkung auf die postsynaptische Membran aufweist. In den Neuronen wird Glutamin dann wieder in Glutamat umgewandelt.

=== Funktion in der Zellkultur von Tumorzellen ===
Für die [[Zellkultur]] vieler [[Tumor]]zellen ist Glutamin in hohem Überschuss notwendig. Wie bereits oben erwähnt hat das menschliche Blut eine Konzentration von 500 bis 900 µmol/l Glutamin, in der Zellkultur wird allerdings meist mit 2000–4000 µmol/l gearbeitet. Das liegt daran, dass viele Arten von Tumorzellen wesentlich mehr Glutamin aufnehmen und verstoffwechseln als normale Körperzellen.<ref name="PMID15916903">B. C. Fuchs, B. P. Bode: ''Amino acid transporters ASCT2 and LAT1 in cancer: partners in crime?'' In: ''[[Seminars in Cancer Biology]].'' Band 15, Nummer 4, August 2005, S. 254–266, {{DOI|10.1016/j.semcancer.2005.04.005}}, PMID 15916903.</ref> Über die Gründe wird in der wissenschaftlichen Literatur zurzeit viel diskutiert. Als eine mögliche Ursache für die erhöhte Glutaminaufnahme und -abhängigkeit von Tumoren wird von verschiedenen Autoren die erhöhte Expression des [[Onkogen]]s [[myc]] vorgeschlagen.<ref name="PMID17606868">M. Yuneva, N. Zamboni u. a.: ''Deficiency in glutamine but not glucose induces MYC-dependent apoptosis in human cells.'' In: ''[[Journal of Cell Biology]].'' Band 178, Nummer 1, Juli 2007, S. 93–105, {{DOI|10.1083/jcb.200703099}}. PMID 17606868. {{PMC|2064426}}.</ref><ref name="PMID19033189">D. R. Wise, R. J. DeBerardinis u. a.: ''Myc regulates a transcriptional program that stimulates mitochondrial glutaminolysis and leads to glutamine addiction.'' In: ''[[Proceedings of the National Academy of Sciences]].'' Band 105, Nummer 48, Dezember 2008, S. 18782–18787, {{DOI|10.1073/pnas.0810199105}}. PMID 19033189. {{PMC|2596212}}.</ref> Aufgrund dieser Abhängigkeit werden und wurden verschiedene Glutaminanaloga wie [[6-Diazo-5-oxo-L-norleucin|DON]], [[Azaserin]] oder [[Acivicin]] zur Behandlung verschiedener solider Tumoren getestet.

=== Polyglutamin ===
Eine Reihe wichtiger Proteine beinhalten Polyglutamin-Einheiten, das heißt längere, sich wiederholende Glutamin-Glutamin-Verknüpfungen. Beispiel dafür sind das [[FOXP2]]-Protein oder das die [[Chorea Huntington]] auslösende [[Huntingtin]]. Im Huntingtin bewirkt eine durch eine [[Autosom|autosomal]]-[[Dominanz (Genetik)|dominante]] [[Genmutation|Mutation]] bedingte Verlängerung der Polyglutamin-Einheit das Ausbrechen der Krankheit.<ref>J. Rutishauser: [http://medicalforum.ch/docs/smf/archiv/de/2002/2002-24/2002-24-142.PDF ''Morbus Huntington: disrupt the fatal attraction.''] (PDF; 163 kB) In: ''Schweiz Med Forum'', 24/2002, S. 586–587.</ref><ref>E. Cattaneo u. a: [http://www.wissenschaft-online.de/artikel/835663&_wis=1 ''Das Rätsel der Chorea Huntington.''] In: ''Spektrum der Wissenschaft'', JANUAR 2004, S. 60–66.</ref>

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie_und_Pathobiochemie:_Glutamat-_und_Glutamin-Stoffwechsel|Biosynthese und Abbau von L-Glutamin}}
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Aminosäuren}}

[[Kategorie:Proteinogene Aminosäure]]
[[Kategorie:Alkansäureamid]]
[[Kategorie:Alpha-Aminosäure]]
[[Kategorie:Aromastoff (EU)]]
[[Kategorie:Futtermittelzusatzstoff (EU)]]

Glutamin - Versionsgeschichte

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