Ciklus ureje

Pet reakcija koje čine ciklus ureje. Prve dve se odvijaju u mitohondrijama, dok se preostale tri odvijaju u citozolu. Svaka od ovih reakcija ima svog katalizatora (enzim) koji ima moć da ubrza reakciju koju reguiše.

Prilikom degradacije amino kiselina dolazi do stvaranja amonijum katjona, NH₄⁺, koji se jednim delom koristi u biosintezi azotnih jedinjenja. Deo koji se ne upotrebi u biosintezi se kod kičmenjaka nizom reakcija pretvara u ureu i izbacuje iz organizma. Sinteza uree je prvi metabolički proces koji je otkriven i utvrđen. Ciklus su prvi objasnili 1932. godine Hans Krebs i Kurt Henselajt.

Amonijak je veoma toksično jedinjenje po organizam, dok ureja nije, i samim tim je neophodno da se amonijak transformiše u oblik koji neće štetiti organizmu. Kako je ovo jedan od veoma bitnih metaboličkih procesa, bilo kakav defekt u reakciji ili reakcijama koje čine ciklus, može dovesti do veoma ozbiljnih poremećaja. Jedan od najzapaženijih defekta ciklusa je akumulacija amonije u bubrezima, koji dovode do hiperamonemične encefalopatije.

Ciklus ureje se sastoji od pet reakcija, od kojih prve dve se odvijaju u mitohondrijama, dok se poslednje tri odvijaju u citozolu:

Reakcija	Reaktanti	Proizvod	Katalizator	Lokacija
1	2ATP + HCO3- + NH4+	karbamil fosfat + 2ADP + Pi	CPS1	mitohondrija
2	Karbamil fosfat + ornitin	Citrulin + Pi	OTC	mitrohondrija
3	Citruline + Aspartična kiselina + ATP	Arginosukcinat + AMP + PPi	ASS	citozol
4	Argininosukcinat	Arginin + Fumarat	ASL	citozol
5	Arginin + H2O	Ornitin + Ureja	ARG1	citozol

Regulacija

N-acetilglutamin je molekul od kojeg zavisi sinteza karbamil fosfata, pa samim tim i besprekorni rad ciklusa. N-acetilglutamin ima ulogu prekidača koji aktivira enzim Karbamil fosfat sintetazu 1, skraćeno na engleskom CPS1, koji zauzvrat ima ulogu katalizatora prve reakcije ciklusa. Molekul N-acetulglutamin je proizvod stimulacije enzima N-acetilglutamin sintetaze, skr. NAGS (na engleskom N-acetylglutamate synthase). Eksperimentalno je utvrđeno da i amino kiselina Arginin ima ulogu aktivatora N-acetilglutamin sintetaze.

Zdravstveni problemi

Toksičnost NH4+ i mehanizam kojim štetno deluje na organizam nije temeljno objašnjen. Ono što se zna je da organizmu velike količine NH4+ molekula u krvnim sudovima šteti. Izrazito osetljiv na koncentraciju NH4+ u krvotoku je mozak. Bilo kakav poremećaj u ciklusu, dovodi do nagomilavanja molekula NH4+, i za posledicu ima mentalnu retardaciju i letargiju. Bolesti najčešće povezane sa defektom ovog ciklusa su Citrulinemija i Hiperamonemija.

Hiperamonemija

Kao što sama reč govori, hiperamonemija je metabolički defekt u kojem dolazi do akumulacije prevelike količine amonijaka u krvi. Hiperamonemija je veoma ozbiljno stanje, i ukoliko nije pod kontrolom vodi do encefalopatije i smrti. Amonijak je jedinjenje koje sadrži azot. Produkt je katabolizma proteina. Pre izlučivanja iz organizma putem urina iz bubrega, amonija se prerađuje u ureu, po organizam manje toksično jedinjenje. Prerada amonije u ureu je glavni cilj ciklusa ureje.

Hiperamonemija može biti primarnog ili sekundarnog oblika:

• Primarna hiperamonemija je rezultat genetskog defekta koji za ishod ima ili smanjenu aktivnost jednog od enzima koji reguliše ciklus, ili potpuni nedostatakj ednog od enzima. Ovo rezultuje u defektnom radu metabolizma ciklusa uree.
• Sekundarna hiperamonemija je rezultat genetskog defekta nekog od molekula koji nije direktno uključen u rad ciklusa uree, ali koji može znantno indirektnim putem da utiče na verodostojnost rada ciklusa.

Konkretni primeri

• OMIM|311250 - Hiperamonemija kao posledica nedostatka enzima Ornitin transkarbamilaze
• OMIM|606762 - Hiperinsulinizam-hipoamonemija
• OMIM|238970 - Hiperornitinemija-hiperamonemija-homocitrunilerija
• OMIM|237310 - Hiperamonemija kao posledica nedostatka enzima N-acetilglutamin sintetaze
• OMIM|237300 - Hiperamonemija kao posledica nedostatka enzima Karbamil fosfat sintetaze 1

Literatura

• Voet D, Voet J (1995). Biochemistry (2 izd.). Wiley. 

Spoljašnje veze

Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).