Glutathion-S-Transferase (GST) ist ein Protein, das dazu beiträgt, oxidativen Stress in Zellen zu reduzieren. Ein Teil dieser Funktion wird durch die Eliminierung teilweise metabolisierter Medikamente und natürlicher toxischer Verbindungen in Organismen vermittelt. Darüber hinaus spielt es eine Rolle bei der Synthese von Steroiden und einigen anderen komplexen regulatorischen Verbindungen in Säugerzellen. Es gibt eine Reihe verschiedener Arten von GST, die in verschiedenen Zellkompartimenten lokalisiert sind und eine große Enzymfamilie bilden. Sie katalysieren die Übertragung von Glutathion, um eine oxidierte Verbindung zu reduzieren.
Die klassische Rolle der Glutathion-S-Transferase liegt in der Konjugation von Fremdstoffen, den sogenannten Xenobiotika. Solche Verbindungen können von verschreibungspflichtigen Medikamenten über Toxine, die Menschen in ihrer Ernährung angetroffen haben, bis hin zu Pestiziden und Umweltschadstoffen reichen. Pflanzen enthalten eine Reihe giftiger Verbindungen, während Pilze manchmal Nahrungsvorräte kontaminieren und Mykotoxine produzieren. Wenn solche Verbindungen lipophil sind oder dazu neigen, sich in Membranen aufzulösen, werden sie normalerweise durch ein Zweiphasensystem in den Lebermembranen entgiftet.
Die Phase I der Entgiftung umfasst häufig Cytochrom-P450-Enzyme, die ein Sauerstoffmolekül aus der Luft in die zu entgiftende Verbindung einbringen. Glutathion-S-Transferasen können eine Entgiftung der Phase II durch Konjugieren der –OH-Gruppe durchführen. Dies beinhaltet die Übertragung von Glutathion auf die Sauerstoffeinheit. Die Bildung der modifizierten Gruppe macht die Verbindungen im Allgemeinen besser wasserlöslich und sie können mit dem Urin aus dem Körper ausgeschieden werden. Gelegentlich machen diese Reaktionen eine Verbindung krebserregender.
Reaktive Sauerstoffspezies (ROS), wie Peroxide und freie Radikale, tragen zu oxidativem Stress in Zellen bei. Dies kann Membranen, Proteine und DNA schädigen und zu Gewebeschäden beitragen. Das Vorhandensein eines Überschusses dieser Verbindungen wurde mit einer beschleunigten Alterung in Verbindung gebracht. Glutathion-S-Transferase kann helfen, diese Moleküle zu neutralisieren und wirkt als zelluläres Antioxidans.
Auch andere Arten von Glutathion-S-Transferase können an der Synthese komplexer Signalmoleküle beteiligt sein. Sie sind beispielsweise an der Biosynthese von Eicosanoiden beteiligt, einer Gruppe komplexer Verbindungen, zu denen die Signalmoleküle Leukotriene und Prostagladin gehören. Darüber hinaus ist diese Art von Enzym teilweise an der Biosynthese der Hormone Testosteron und Progesteron beteiligt.
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Formen der Glutathion-S-Transferase. Einige befinden sich im Zytosol, andere sind mikrosomal oder mitochondrial. Sie kommen in Tieren, Pflanzen und Bakterien vor. Glutathion-S-Transferasen haben eine Reihe verschiedener Familien, von denen viele mehrere Mitglieder pro Familie enthalten. Das Vorhandensein einer solchen Superfamilie ermöglicht es den Enzymen, eine breite Palette spezialisierter Funktionen zu haben.