감마-글루타밀시스테인(영어: Gamma-glutamylcysteine, 약자: γ-GC 또는 GGC)은 아미노산인 글루탐산(glutamate)과 시스테인(cysteine)이 특이한 형태의 펩타이드 결합으로 연결된 다이펩타이드(dipeptide)이다. 이 화합물은 인체 내에서 가장 중요한 항산화제 중 하나인 글루타티온(glutathione) 생합성의 직접적인 전구체이자 핵심적인 중간체로 작용한다.
구조 및 형성 일반적인 펩타이드 결합은 아미노산의 알파-카르복실기(α-carboxyl group)와 다른 아미노산의 아미노기(amino group) 사이에서 형성된다. 그러나 감마-글루타밀시스테인에서는 글루탐산의 측쇄에 있는 감마-카르복실기(γ-carboxyl group)가 시스테인의 아미노기와 펩타이드 결합을 형성한다. 이러한 특이한 결합 방식 때문에 "감마-글루타밀"이라는 명칭이 붙었다.
감마-글루타밀시스테인의 합성은 감마-글루타밀시스테인 합성효소(gamma-glutamylcysteine synthetase) 또는 글루탐산-시스테인 연결효소(glutamate-cysteine ligase, GCL)에 의해 촉매된다. 이 효소는 ATP를 에너지원으로 사용하여 글루탐산과 시스테인을 결합시킨다. 이 반응은 글루타티온 생합성의 첫 번째 단계이자 전체 생합성 경로의 속도 제한 단계(rate-limiting step)이다. 즉, 감마-글루타밀시스테인의 생산량에 따라 최종적으로 생성되는 글루타티온의 양이 결정된다.
생물학적 중요성 감마-글루타밀시스테인은 글루타티온 합성효소(glutathione synthetase)에 의해 글라이신(glycine)이 추가되면 최종적으로 글루타티온으로 전환된다. 글루타티온은 세포 내에서 산화 스트레스로부터 세포를 보호하고, 약물이나 독성 물질을 해독하며, 면역 기능을 조절하는 등 다양한 생체 기능에 필수적인 역할을 한다. 따라서 감마-글루타밀시스테인의 효율적인 합성은 건강한 세포 기능을 유지하는 데 매우 중요하다.
GCL 효소의 기능 이상이나 유전적 결함은 감마-글루타밀시스테인 및 글루타티온의 결핍을 초래할 수 있으며, 이는 산화 스트레스에 대한 취약성 증가, 용혈성 빈혈, 신경학적 문제 등 다양한 건강 문제를 야기할 수 있다.