Ureakierto

Ureakierto on aineenvaihduntareitti, jonka tehtävänä on poistaa elimistöstä ylimäärä ammoniakkia urean muodossa. Ureakierto on ensimmäinen löydetty syklinen aineenvaihduntareitti ja sen löysivät Hans Krebs ja Kurt Hanseleit vuonna 1932.^[1]

Merkitys

Eliöt tuottavat ammoniakkia aminohappojen aineenvaihdunnan seurauksena. Ammoniakin kertyminen elimistöön eli hyperammonemia aiheuttaa vaurioita muun muassa eläinten keskushermostossa. Kalat ja eräät muut vesieläimet pystyvät erittämään ammoniakin veteen, mutta nisäkkäät, matelijat ja linnut muuttavat sen vähemmän myrkyllisiksi yhdisteiksi.^[1][2][3]

Ureakierron reaktiot

Ureakierto tapahtuu pääasiassa maksan soluissa ja vähäisemmässä määrin myös munuaisissa. Osa reaktioista tapahtuu mitokondrion matriisissa ja osa sytoplasmassa.^[1]

Ureakierron reaktiot

Vaihe	Substraatit	Tuotteet	Katalysoiva entsyymi	Paikka
1	NH4+ + HCO3− + 2 ATP	karbamoyylifosfaatti + 2 ADP + Pi	Karbamoyylifosfaattisyntetaasi I	mitokondrio
2	karbamoyylifosfaatti + ornitiini	sitrulliini + Pi	Ornitiinitranskarbamylaasi	mitokondrio
3	sitrulliini + aspartaamihappo + ATP	Arginiinimeripihkahappo + AMP + PPi	Arginiinimeripihkahapposyntetaasi	sytosoli
4	arginiinimeripihkahappo	arginiini + fumaarihappo	Arginiinimeripihkahappolyaasi	sytosoli
5	Arginiini + H2O	ornitiini + urea	Arginaasi	sytosoli

Ureakierron reaktiot muodostavat syklin

1 L-ornitiini
2 karbamoyylifosfaatti
3 L-sitrulliini
4 argininomeripihkahappo
5 fumaarihappo
6 L-arginiini
7 urea
L-Asp L-aspartaamihappo
CPS-1 karbamoyylifosfaattisyntaasi
OTC Ornitiinitranskarbamylaasi
ASS arginiinimeripihkahapposyntaasi
ASL argininosukkinaattilyaasi
ARG1 arginaasi

Ureahappokierron kokonaisreaktio voidaan kirjoittaa muodossa^[4]:

Aspartaamihappo + NH₃ + CO₂ + 3 ATP + H₂O → urea + fumaarihappo + 2 ADP + AMP + 2 P_i + PP_i

Ureahappokierron säätely ja sairaudet

Ureahappokierron nopeuden määrävä entsyymi on karbamoyylifosfaattisyntaasi ja se on reitin tärkein säätelykohta. Entsyymi tarvitsee toimiakseen kofaktorikseen N-asetyyliglutamiinihappomolekyylin, jota muodostuu glutamiinihaposta ja asetyylikoentsyymi-A:sta N-asetyyliglutamaattisyntetaasin katalysoimana. Muodostuminen on nopeaa erityisesti proteiinipitoisen aterian jälkeen, joten myös ureakierto on tällöin aktiivinen.^[4]

Ureahappokiertoon osallistuvien entsyymien puutostilat ovat suhteellisen harvinaisia. Puutostilat johtuvat perinnöllisistä mutaatioista, minkä vuoksi jotain entsyymiä ei tuoteta elimistössä tai entsyymi on toimimaton. Jokaiselle ureakierron osana toimivalle entsyymille on tavattu puutostilasta kärsivä potilas. Puutostilasta johtuva hyperammonemia aiheuttaa neurologisia oireita, kuten epilepsiaa ja jopa kuoleman. Hyperammonemian lisäksi elimistöön voi kertyä glutamiinia, glysiiniä, ornitiinia, sitrulliinia ja argininomeripihkahappoa. Puutostiloja hoidetaan oikeanlaisella ruokavaliolla ja lisäksi bentsoehappo-, fenyylietikkahappo- tai natriumfenyylibutyraattilääkityksellä. Nämä poistavat elimistöstä ammoniakkia muodostamalla yhdisteitä glysiinin ja glutamiinin kanssa. Esimerkiksi bentsoehappo muodostaa glysiinin kanssa hippurihappoa ja fenyylietikkahappo glutamiinin kanssa fenyyliasetyyliglutamiinia.^[1][3][5]

Lähteet

1. Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko & Lubert Stryer: Biochemistry, 6th Edition, s. 661–665. W. H. Freeman and Company, 2006. ISBN 978-0-7167-8724-2 (englanniksi)
2. John McMurry, Tadhg P. Begley: The organic chemistry of biological pathways, s. 228. Roberts and Company Publishers, 2005. ISBN 978-0974707716 Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 25.09.2011). (englanniksi)
3. Eric Newsholme, Anthony Leech: Functional Biochemistry in Health and Disease, s. 219–220. John Wiley and Sons, 2009. ISBN 978-0-471-98820-5 Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 25.9.2011). (englanniksi)
4. Pamela C. Champe, Richard A. Harvey, Denise R. Ferrier: Biochemistry, s. 256. Lippincott Williams & Wilkins, 2008. ISBN 978-0-7817-6960-0 Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 25.09.2011). (englanniksi)
5. Anna Siitonen & Matti K. Salo: Perinnölliset ureakiertotaudit Suomessa. Duodecim, 2004, 120. vsk, nro 1, s. 61–70. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 11.10.2023.

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Ureakierto Wikimedia Commonsissa