دورة اليوريا

دورة اليوريا أو دورة الأورنثين هي دورة تفاعلات حيوكيميائية تحدث في الكثير من الحيوانات حيث تنتج اليوريا (نهــ₂) ₂كربونأكسجين من الأمونيا (NH₃).هذه الدورة تحدث عند الكائنات الحية المنتجة لليوريا. دورة اليوريا تقوم بتحويل الأمونيا شديدة السّميّة إلى اليوريا للتخلص منها. دورة اليوريا هي أول دورة استقلابية مكتشفة، واكتشفت بواسطة كريبس وكورت هنسيلت في عام 1932، خمس سنوات قبل اكتشاف دورة حمض الستريك (بالإنجليزية: Citric acid cycle). تحدث دورة اليوريا في المقام الأول في الكبد، وبدرجة أقل في الكلى.

الوظيفة

يؤدي هدم الأحماض الأمينية إلى إنتاج الأمونيا كناتج خارجي. جميع الحيوانات بحاجة إلى طريقة للتخلص من هذا الناتج. معظم الكائنات المائية، أو الكائنات مفرغات الأمونيا، تتخلص من الأمونيا بدون الحاجة إلى تحويلها إلى مركب آخر. تعتبرالأمونيا مركب سام، ولكن عند التخلص منها في الكائنات المائية، يتم تخفيفها بالماء خارج جسم الكائن الحي. الكائنات الحية التي لا تستطيع التخلص من النايتروجين على شكل أمونيا بشكل سهل وآمن ، تلجأ لتحويلها إلى مركبات أقل سمية مثل اليوريا و اليوريك أسيد . تحدث دورة اليوريا بشكل رئيسي في الكبد . تفرزاليوريا المنتجة من قبل الكبد بعد ذلك إلى مجرى الدم ، وتذهب بعد ذلك إلى الكلى ثم تخرج في نهاية المطاف في البول. في الأنواع بما فيها الطيور ومعظم الحشرت، الأمونيا تتحول إلى حمض اليوريك أو ملح اليوريت، الذي يفرز على شكل صلب. بذلك تلجأ الكائنات التي لا تستطيع التخلص من الأمونيا  إلى تحويلها إلى مواد أخرى  يسهل التخلص منها مثل اليوريا أو حمض اليوريك لأن هذه المواد أقل سميه من الأمونيا وأيضا لأن الأمونيا أقل ذوبانيه فتترسب في الدماغ مما يسبب الإغماء ثم الموت فضعف دورة اليوريا يكون نتاج الأمراض الوراثية والفشل الكبدي.

التفاعل الأول : الدخول في دورة اليوريا

قبل بدء دورة اليوريا يتم تحويل الأمونيا إلى كاربامويل فوسفات (carbamoyl phosphate) . يتم تحفيز التفاعل بواسطة (carbamoyl phosphate synthetase I) و يتطلب ذلك استخدام جزيئين أدينوسين ثلاثي الفوسفات
( 2ATP ). مما ينتج عنه دخول الكاربومويل فوسفات (carbamoyl phosphate) إلى دورة اليوريا.

خطوات دورة اليوريا

1) تحويل الكاربومويل فوسفات إلى سيترولين(Citrulline) .
بتحفيز من أورنيثين ناقل الكاربامويل (ornithine transcarbamoylase) ، يتم التبرع بمجموعة الكاربومويل فوسفات إلى الاورنيثين و تحرير مجموعة فوسفات .
2) تفاعل التكاثف الذي يحدث بين مجموعة الأمين الخاصة بالأسبارتام و مجموعة الكاربونيل الموجودة في السيترولين لتكوين  الارجينينوساكسيليت ( argininosuccinate) . يحتاج حدوث هذا التفاعل إلى ATP  ، و يتم تحفيزه عن طريق الانزيم argininosuccinate synthetase.
3) يتم تفكيك الارجينينوساكسيليت (Argininosuccinate) عن طريق الانزيم argininosuccinase إلى ارجينين (arginine) و حمض الفوماريك (fumarate) .
4) يتم تفكيك الارجنين عن طريق انزيم الارجينيز (arginase) لتكوين اليوريا و الاورنيثين. بعد ذلك يتم نقل الاورنيثين رجوعا إلى الميتوكندريا لتبدأ دورة اليوريا مرة أخرى .

حمض N-Acetylglutamic

يعتمد تخليق (او تركيب) فوسفات الكاربامويل ودورة اليوريا على وجود حامض ال N-Acetylglutamic "NAcGlu" الذي ينشط بالتبعية CPS1. NAcGlu وهو منشط متلازم من فوسفات جلوتامين . تركيب كل من NAcGlu  بواسطة N-acetylglutamate جلوتامات  بواسطة كل من Arg, ، ومحفز Allosteric ل NAGS ، Glu ، وهو منتج في تفاعلات النقل واحد ركائز NAGS، وكلاهما يرتفع عندما تكون الاحماض الامينية الحرة مرتفعة. لذلك فإن ال Glu ليس مجرد ركيزة لNAGS فحسب، بل يعمل ايضا كمنشط لدورة اليوريا.
تراكيز المادة المتفاعلة
يتم التحكم في الانزيمات المتبقية من الدورة من تركيزات المواد المتفاعلة منها وبالتالي فإن العيوب الموروثة في انزيمات الدورة ما عدا ال Arg1، لا تؤدي إلى انخفاض كبير في انتاج اليوريا (اذا كان أي انزيم في الدورة مفقود كليا يحدث الموت بعد الولادة بوقت قصير). بدلا من ذلك يتم بناء ركيزة الإنزيم الناقصة، مما يزيد من معدل العودة للوضع الطبيعي .
إن تراكم الركيزة الشاذة لا يمر دون تكلفة ولكن تصبح تركيزات الركيزة مرتفعة طوال الطريق حتى تصل الدورة إلى الرقم NH4+، مما يؤدي إلى فرط ( إنحلال ) امونيا الدم (NH₄⁺]P). وعلى الرغم من أن السبب الجذري لسمية ال [NH₄⁺] غير مفهومة تماما إلا أن ارتفاعها يضع ضغطا هائلا على نظام إزالة [NH₄⁺] خاصة في الدماغ ( أعراض نقص إنزيم دورة اليوريا تشمل الإعاقة الذهنية والخمول).
يتضمن نظام المقاصة GLUD1 and GLUL، مما يؤدي إلى تقليل تجمعات 2-oxogutarate ( 2OG) و Glu
إن الدماغ هو الأكثر حساسية لاستنزاف هذه التجمعات يؤدي استنفاد (2OG) إلى خفض معدل دورة حمض الستريك، في حين أن Glu هو ناقل عصبي ومن تبعات ال GABA.

ارتباطها مع دورة حمض الستريك

دورة اليوريا و دورة حمض السيتريك هما دورتين مستقلتين ولكنهما مرتبطتين . يتم الحصول على واحدة من النتروجينات في دورة اليوريا من انتقال الأوكسالاسيتايت إلى الأسبارتات. الفوميتات التي يتم إنتاجها في الخطوة الثالثة هي أيضا وسيطة في دورة حمض الستريك وتعود إلى تلك الدورة.

اضطرابات دورة اليوريا

يمكن أن تحدث عيوب وراثية في الإنزيمات المشاركة في الدورة. تؤدي الطفرات إلى قصور في مختلف الإنزيمات والناقلات المشاركة في دورة اليوريا وتسبب اضطرابات دورة اليوريا. إذا كان الأفراد الذين يعانون من عيب في أي من الإنزيمات المستخدمة في دورة اليوريا يتناولون الأحماض الأمينية بشكل يتجاوز ما هو ضروري للحد الأدنى من المتطلبات اليومية فإن الأمونيا المنتجة لا يمكن تحويلها إلى اليوريا. يمكن أن يعاني هؤلاء الأفراد من فرط أمونيا الدم (فرط أمونيا الدم)  أو تراكم العامل الوسيط للدورة .
أنواعها:
- نقص إنزيم (N-Acetylglutamate synthase) .
- نقص إنزيم (Carbamoyl phosphate synthetase).
- نقص إنزيم (Ornithine transcarbamoylase).
-  سيترولينيميا (Citrullinemia)نقص في إنزيم (  argininosuccinic acid synthase).
- Argininosuccinic aciduria  نقص في إنزيم ( argininosuccinic acid lyase).
-  Argininemia نقص في إنزيم  (arginase) آرجينينميا.
- فرط بورنيثين الدم(Hyperornithinemia) ، فرط أمونيا الدم(فرط أمونيا الدم) ، متلازمة homocitrullinuria (نقص ناقلة الأنتينيثاز الميتوكوندريا).
ترتبط معظم اضطرابات دورة اليوريا مع فرط أمونيا الدم ، ولكن لا توجد argininemia وبعض أشكال acidurucceneic aciduria مع الأمونيا المرتفعة.