GI的催化過程主要分為4個步驟：底物結合、底物開環、氫遷移反應（異構化）和產物分子的閉環，其中氫遷移反應被認為是整個反應過程的限速步驟。
烯二醇中間體催化機制
此催化機制首先提出底物是以開環方式與酶結合的。H54 作為堿性催化劑與底物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，它使底物羰基極化從而促進烯二醇中間體的形成[1]。
負氫離子轉移機制
晶體學和酶動力學的證據表明，GI 是采用金屬離子介導的負氫離子轉移機制。關于負氫離子轉移中間體形式有兩種看法，一種是陽離子形式， 在異構化過程中， Mg-2 極化底物C1 的羰基產生碳正離子， Mg-1 和K183 作為路易斯酸穩定碳正離子，同時兩個金屬離子穩定O2 的負電荷 。另一種是陰離子形式，提出與底物的O1 、O2和D257 的羧基形成氫鍵并與催化離子Mn2+配位的水分子，將質子轉移給D257 的CO1 而自身形成OH-離子，此OH-離子奪取底物的質子使其帶負電荷，其質子轉移是由水分子/氫氧根離子完成的[1]。