谷胱甘肽S-轉移酶是谷胱甘肽結合反應的關鍵酶，催化谷胱甘肽結合反應的起始步驟，主要存在於胞液中。谷胱甘肽S-轉移酶有多種形式，根據作用底物不同，至少可分為下列5種：
1、谷胱甘肽S-烷基轉移酶：催化烷基鹵化物和硝基烷類化合物的谷胱甘肽結合反應。主要存在於肝臟和腎臟。
2、谷胱甘肽S-芳基轉移酶：主要催化含有鹵基或硝基的芳烴類或其它環狀化合物的谷胱甘肽結合反應，如溴苯和有機磷殺蟲劑等。該酶主要存在於肝臟胞液。
3、谷胱甘肽S-芳烷基轉移酶：催化芳烷基的谷胱甘肽結合反應，例如，苄基氯等芳烷鹵化物等。主要存在於肝臟和腎臟。
4、谷胱甘肽S-環氧化物轉移酶：催化芳烴類和鹵化苯類等化合物的環氧化物衍生物與谷胱甘肽結合，主要存在於肝腎胞液。
5、谷胱甘肽S-烯烴轉移酶：催化含有α，β-不飽合羰基的不飽合烯烴類化合物與谷胱甘肽的結合反應，主要存在於肝腎胞液。
谷胱甘肽S-轉移酶在毒理學上有一定的重要性。它可以催化親核性的谷胱甘肽與各種親電子外源化學物的結合反應。許多外源化學物在生物轉化第一相反應中極易形成某些生物活性中間產物，它們可與細胞生物大分子重要成分發生共價結合，對機體造成損害。谷胱甘肽與其結合後，可防止發生此種共價結合，起到解毒作用。
谷胱甘肽S-轉移酶；腫瘤
腫瘤對化療藥物產生耐藥性是導致治療失敗的主要原因之一。腫瘤細胞耐藥性可分為內在性耐藥（intrinsic drug resistance）和獲得性耐藥（acquired drug resistance）兩類，即原發的存在於某些腫瘤中的耐藥，稱為內在性耐藥；繼發於化療後的耐藥，稱為獲得性耐藥。根據耐藥譜可分為原藥耐藥（PDR）和多藥耐藥（MDR）。PDR只對誘導的原藥產生耐藥，而對其他藥物不產生交叉耐藥。多藥耐藥是指由一種藥物誘發，而同時對其他多種結構和作用機制完全不同的抗癌藥物產生交叉耐藥。近年來化療藥物耐藥機制和如何克服其耐藥性成為人們研究的重點。國內外研究表明，腫瘤耐藥涉及細胞內藥物濃度降低、藥物靶分子改變及代謝解毒、DNA損傷修復功能增強等多種機理，與多種耐藥相關基因有關。其中谷胱甘肽S轉移酶（GST）與腫瘤多藥耐藥關係密切，現就其結構、功能及相關研究進行綜述。
1.還原型谷胱甘肽和谷胱甘肽S轉移酶π的結構功能：
還原型谷胱甘肽是機體中含量較高的一種含巰基的三肽，由γ谷氨酸，半胱氨酸，甘氨酸構成，其主要功能是保護氧化劑對巰基的破壞，保護細胞膜中含巰基蛋白質和含巰基酶不被氧化。Sheehan等對兩種食管鱗狀細胞癌株OC1和OC2的抗藥性進行研究發現，該細胞株對烷化劑如順鉑完全抵抗，P糖蛋白（Pgp）無高表達，但細胞內谷胱甘肽含量異常增高，耗竭細胞內谷胱甘肽後，OC1和OC2對順鉑的抗藥性消失。Yu等對阿黴素敏感的腎癌細胞株RCC8701和阿黴素一起培養，逐漸加大培養液中阿黴素的濃度，最後獲得對阿黴素抗藥的細胞株RCC8701/ADM800，與RCC8701比較，RCC8701/ADM800的抗藥性提高了122倍，並且對順鉑（DDP）和5氟尿嘧啶（5FU）產生了交叉耐藥，其細胞漿內谷胱甘肽和葡萄糖6磷酸脫氫酶含量顯著增加，但Pgp表達並未提高。化療藥能與谷胱甘肽結合而解毒，這是在谷胱甘肽S轉移酶催化下發生的反應。腫瘤細胞產生多藥耐藥性時，胞內谷胱甘肽水平往往升高，用谷半胱氨酸合成酶抑制劑丁硫氨酸亞砜胺（BSO）使細胞內谷胱甘肽水平下降，腫瘤細胞的敏感性隨之恢復。GST根據等電點不同分為三類，即α類（鹼性）、μ類（中性）、類（酸性），它們是分子量為22
KD～28 KD亞單位組成的同源或異源二聚體，其中從人胎盤中分離出的酸性谷胱甘肽S轉移酶即GST 是腫瘤細胞和組織中最常見的GST同工酶，GST不僅能催化谷胱甘肽與親電子物質結合（如抗腫瘤藥物、致癌劑）結合，而且其自身也可與親脂性藥物結合，使其極性增加從而增加其水溶性，促使藥物外排，降低抗腫瘤藥物的細胞毒作用，保護細胞。實驗證明，臨床上對化療不敏感的腫瘤如結腸癌、胃癌、乳腺癌、非小細胞肺癌等GST 明顯增加，說明GST 與腫瘤耐藥的關係尤為密切。
Morrow經研究認為GST基因位於llql3，有7個外顯子和6個內含子，全長2.8 kb，氨基酸編碼區位於+30～+2724位鹼基之間，其中7個外顯子中含有211個密碼子，與6個內含子相連的每一個連接點都含有一個GT/AG接頭。3』端非翻譯區含有一個多聚腺甘酸信號AATAAA。GST超始區有4個轉錄調節區，包括主要轉錄起始位點上游的一個TATA盒子，兩個轉錄調節SPI識別順序和一個轉錄激活因子AP1識別順序。其mRNA編碼210個氨基酸，長630個核甘酸的開放閱讀框架，5』端和3』端的非編碼序列分別有6個和78個核甘酸。Ahmad認為GST 是由兩個分子量為22
500的多肽亞單位以非共價鍵結合而成的一種二聚體構成，GST 活性中心的結構尚未確定，Lo Bello認為GST，具有谷胱甘肽結合位點和一個親電子物質結合位點，第47位的半胱氨酸和第162位的組氨酸可能是GST 活性中心的關鍵殘基。Watson等對美國白人、黑人和我國台灣人GST基因外顯子5和6的多態性研究表明，不同種族間的不同基因型分佈頻率存在顯著差異，Va1105等位基因在美國黑人中普遍存在，而在我國台灣人中較少，美國白人居中，美國白人和黑人中Alal14～Val的多態性頻率分別為9%和5%，均低於外顯子5的多態性頻率。GST表達的調節機制主要在轉錄和轉錄後的水平上，Moffat認為細胞特異性的GST mRNA降解率的差異決定了GST基因表達的水平。
2.GST在腫瘤細胞耐藥中的作用:
GST在腫瘤的多藥耐藥中的研究較多。Batist等發現GST的活性在具有多藥耐藥的抗阿黴素人乳腺癌細胞系AdrR MCF7中提高了45倍。Nakagawa等將GST的cDNA通過表達載體轉染到Hras癌基因轉化的PT223細胞系中，成功構建了兩個轉染細胞系RGN1和RGN2，細胞毒性實驗表明RGN1和RGN2對阿黴素和利尿劑耐受，單對順鉑、苯丁酸氮芥和苯丙酸氮芥以及電離輻射敏感，說明GST可以在腫瘤細胞中有選擇地耐受。另外Gilbert發現GST與乳腺癌的雌激素受體和孕激素受體有明顯的負相關性，且GST對乳腺癌的預後有一定的指導意義。Jhaveri認為雌激素受體和孕激素受體的水平影響了GST mRNA表達的穩定性。
GST基因所在的染色體11q13附近，還有INT2、HSTF1和belI等基因。人們發現在人乳腺癌INT2基因附近，有一基因共擴增集團，其中包括GST基因。Saint等應用Southern
blot技術研究GST、INT2和HSTF1之間的關係，先用點雜交和細胞遺傳學的核型分析方法挑選出17例INF2基因發生了擴增的乳腺癌標本，結果發現INT2、HSTFI和GST共擴增的有5例，同時還在MPA/MB
134乳腺癌細胞系中發現了這三個基因的共擴增現象，因此認為INT2附近GST與之形成一個大的擴增子，其中的基因緊密連鎖，乳腺癌的發生可能是GST與擴增子內的其他基因共同作用的結果。
3.GST在人類腫瘤中的表達:
Furusawa等的研究發現，過氧化酶可誘導小鼠白血病細胞株P388對阿黴素產生耐藥，與原敏感株比較，已產生耐藥的細胞株其細胞內的谷胱甘肽含量顯著增加。
Satoh等對137例卵巢癌患者的病理標本進行GST免疫組化染色，觀察GST活力與化療效果的關係，發現GST陽性表達率低者對化療藥物的敏感性好，預後也比陽性表達率高者好，此現象提示卵巢癌GST高表達者容易對化療藥物耐藥。
李海等對71例術前未做化療的胃癌組織中多藥耐藥相關蛋白的研究表明，GST的表達與胃癌的組織學類型有關，且GST可能在胃癌轉移中發揮了重要作用。而於冬青等在對90例胃癌標本進行分析時發現，GST表達與臨床分期和組織分化程度無關，癌旁組織中的GST陽性表達與生存期呈正相關，他認為這是由於癌旁正常組織對外來侵襲的抵抗力增強所致。GST不宜作為胃癌的惡性程度的指標，但其在瘤組織中的表達強度和在癌旁組織中的表達均與生存期有關，可作為腫瘤預後的指標。但Schipper認為胃癌和正常粘膜的GST表達率均為100%，不宜作為預後指標。
張冠軍等對43例腎癌行GST和p53的研究，發現GST的陽性表達率為60.47%，p53的陽性表達率為32.56%，GST表達與腫瘤的分化程度有關，中高分化的腎癌陽性率明顯高於低分化者，GST與p53的表達呈正相關。p53陽性者的GST表達率高於p53陰性者的表達率。因此，GST異常表達可能與腎癌的發生、發展和化療的耐藥性有關。但也有少數學者在研究中未發現癌細胞谷胱甘肽/GST與抗藥性有關。Schipper觀察了一組晚期胃癌患者癌細胞內谷胱甘肽/GST與化療反應的關係，未發現化療前癌細胞內谷胱甘肽/GST與化療的反應性有相關性，但化療2周後對化療有部分反應者谷胱甘肽較化療前上升了367%，GST上升了326%；病情惡化者谷胱甘肽下降了43%，GST下降了59%；病情穩定者谷胱甘肽/GST無變化，提示對化療反應越差者化療後癌細胞內谷胱甘肽/GST越呈下降趨勢，Juvekar等觀察了一組喉癌患者癌細胞GST活力與臨床表現、體外藥敏實驗結果與預後的關係，發現癌細胞內GST活力高低與體外藥物敏感性無相關性，但發現GST活力高者易有局部淋巴結轉移，存活期短。
4.GST的多藥耐藥的逆轉:
Burg認為目前發現的抑制谷胱甘肽的藥物有丁硫氨酸亞砜胺（BSO）、硝基咪唑類、維生素K3、非甾體類藥物、硒酸鈉、硒半胱氨酸、GSEA等，逆轉GST的藥物主要有利尿酸（EA），可逆轉烷化劑的耐藥，與丁硫氨酸亞砜胺合用效果較好。丁硫氨酸亞砜胺通過對細胞內γ谷氨酸半胱氨酸合成酶的抑製作用阻止細胞內谷胱甘肽的合成，使細胞內谷胱甘肽含量下降。Lewandowicz等在體外將丁硫氨酸亞砜胺和順鉑、阿黴素共同作用於對順鉑、阿黴素均耐藥的卵巢癌細胞株，發現卵巢癌細胞株對順鉑、阿黴素的敏感性大大提高。Zhu等在研究三氧化二砷體外對急性淋巴細胞白血病和惡性淋巴瘤的作用時發現，治療劑量的三氧化二砷可誘導惡性淋巴細胞的凋亡，由於丁硫氨酸亞砜胺可抑制谷胱甘肽的合成，故丁硫氨酸亞砜胺能促進此凋亡作用。Nielsen等將小鼠Ehrich腹水中的癌細胞株EHR2用放射線處理後，使之成為耐藥細胞株EHR2/irr，後者對足葉乙甘（VP16）和VCR分別產生6倍和2倍的耐藥性，經丁硫氨酸亞砜胺處理後，耐藥株部分恢復對VP16和VCR的敏感性。Dedoussis等在研究慢性髓細胞性白血病細胞株K562時發現，通過對自然殺傷細胞的介導，順鉑可使K562死亡，含谷胱甘肽高的K562/B6和K562/C9細胞株對順鉑耐藥，以丁硫氨酸亞砜胺處理後，兩細胞株恢復敏感性，增殖細胞核抗原表達減少，死亡率增加。鈣離子拮抗劑維拉帕米、吲哚美辛和硝苯地平等均可不同程度地消耗腫瘤和白血病細胞內的谷胱甘肽，使其對化療藥物敏感。Grech等發現，白血病細胞株CEM/E1000對鬼臼類藥物耐藥的機制是細胞內谷胱甘肽含量增加，以維拉帕米處理後，細胞內谷胱甘肽含量減少80%，對VP16的敏感性提高4倍。Lai等用丁硫氨酸亞砜胺處理大腸癌多藥耐藥細胞株LS180和Ad150，降低了細胞內的谷胱甘肽含量和GST活性，恢復了對化療藥物的敏感性，且發現丁硫氨酸亞砜胺與異博定合用可獲得疊加作用。
（資料來源：中國論文下載中心）
