γ-글루타밀시스테인(영어: γ-glutamylcysteine, 약칭 GGC)은 글루탐산(L-glutamic acid)과 시스테인(L-cysteine)으로 구성된 디펩티드(dipeptide)이다. 분자식은 C₈H₁₄N₂O₅S이며, 두 아미노산 사이에 비교적 드문 γ-결합(γ-bond)을 형성하는 것이 특징이다. 동물, 식물, 균류, 일부 세균 및 고세균에서 발견되며, 1970년대 Alton Meister에 의해 처음 기술된 γ-글루타밀 회로(γ-glutamyl cycle)의 핵심 중간체이다.
생합성 과정에서 γ-글루타밀시스테인은 거의 모든 세포의 세포질에서 글루탐산-시스테인 연결효소(glutamate-cysteine ligase, GCL; 구 명칭 γ-글루타밀시스테인 합성효소)에 의해 ATP를 에너지원으로 사용하여 L-글루탐산과 L-시스테인으로부터 생성된다. 이 반응은 글루타티온(glutathione, GSH) 생합성의 속도 제한 단계(rate-limiting step)이다. 이후 γ-글루타밀시스테인은 글루타티온 합성효소(glutathione synthetase)에 의해 글리신과 결합하여 주요 항산화 물질인 글루타티온으로 전환된다.
인체 혈장에서는 1~5 μM 범위로 존재하며, 세포 내 농도는 5~10 μM 수준이다. 세포 내 농도가 낮은 이유는 생성된 γ-글루타밀시스테인이 신속히 글리신과 결합하여 글루타티온으로 전환되기 때문이다. γ-글루타밀시스테인은 자체적으로도 강력한 항산화 활성을 지니며, 글루타티온 퍼옥시다제(GPx)의 보조인자로 작용하여 활성산소종을 해독하는 기능이 보고되었다.
γ-글루타밀시스테인은 포유류의 생존에 필수적이다. 글루탐산-시스테인 연결효소(GCL) 유전자가 제거된 생쥐는 배아 단계를 넘어 발생하지 못하고 사망하는데, 이는 γ-글루타밀시스테인이 글루타티온 생합성에 결정적 역할을 하기 때문이다. 인간의 경우 세포 내 γ-글루타밀시스테인 생성은 노화 및 여러 만성 질환의 진행 과정에서 감소하는 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 γ-글루타밀시스테인 보충이 건강상 이점을 제공할 수 있다는 가설이 제기되었다. 알츠하이머병과 같은 연령 관련 질환에서 글루타티온을 보충하기 위한 치료적 잠재력에 관한 여러 리뷰 논문이 발표된 바 있다.
경구 투여된 γ-글루타밀시스테인이 림프구의 글루타티온 수치를 유의미하게 증가시킨다는 인간 임상 연구 결과가 보고되어 전신적 생체이용률을 입증하였다. 반면, 글루타티온 자체의 경구 보충은 세포외 농도와 세포내 농도 간 약 1,000배의 농도 구배 차이로 인해 세포 내 글루타티온 수치를 증가시키지 못하는 것으로 알려져 있다.
역사적으로 1983년 Mary E. Anderson과 Alton Meister는 γ-글루타밀시스테인이 쥐 모델에서 세포 내 글루타티온 수치를 증가시킬 수 있음을 최초로 보고하였다. 이후 상업적 공급이 어려워 연구가 제한적이었으나, 2019년 말 생체촉매 공정(biocatalytic process)이 상업화되어 현재 미국에서 Glyteine, Continual-G 등의 상표명으로 건강기능식품 형태로 유통되고 있다.
