GI的催化过程主要分为4个步骤：底物结合、底物开环、氢迁移反应（异构化）和产物分子的闭环，其中氢迁移反应被认为是整个反应过程的限速步骤。
烯二醇中间体催化机制
此催化机制首先提出底物是以开环方式与酶结合的。H54 作为碱性催化剂与底物C1 相互作用。底物O1和O2附近的水分子可能是起催化作用的酸，它使底物羰基极化从而促进烯二醇中间体的形成[1]。
负氢离子转移机制
晶体学和酶动力学的证据表明，GI 是采用金属离子介导的负氢离子转移机制。关于负氢离子转移中间体形式有两种看法，一种是阳离子形式， 在异构化过程中， Mg-2 极化底物C1 的羰基产生碳正离子， Mg-1 和K183 作为路易斯酸稳定碳正离子，同时两个金属离子稳定O2 的负电荷 。另一种是阴离子形式，提出与底物的O1 、O2和D257 的羧基形成氢键并与催化离子Mn2+配位的水分子，将质子转移给D257 的CO1 而自身形成OH-离子，此OH-离子夺取底物的质子使其带负电荷，其质子转移是由水分子/氢氧根离子完成的[1]。
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