Кіріспе

Homo sapiens-те кездесетін сүтқоректілер ақуызы Орнитин транскарбамилазасы (OTC) (орнитин карбамоилтрансфераза деп те аталады) – карбамоил фосфаты (CP) мен орнитин (Orn) арасындағы реакцияны цитрулин (Cit) және фосфат (Pi) түзетін фермент. ОТК-ның екі класы бар: анаболикалық және катаболикалық. Бұл мақала анаболикалық ОТК-ға арналған. Анаболикалық ОТК прокариоттарда аргинин аминқышқылының биосинтезіндегі алтыншы қадамын жеңілдетеді. Ал сүтқоректілердің ОТК-сы уреа циклында маңызды рөл атқарады, оның мақсаты уытты аммиакты тұтқындап, оны уреаға, аз уытты азот көзіне айналдырып, шығаруға бағытталған.

Құрылымы

ОТК – тримерлі ақуыз. Оның үш белсенді орны бар, олар мономерлер арасындағы телімде орналасқан. Карбамоил фосфатын байланыстыратын домен әрбір мономердің N-терминальдық ұшында, ал C-терминальдық ұшында орнитин байланыстыратын домені орналасқан. Екі байланыстыру доменінің де құрылымдық үлгісі ұқсас: ортасында параллель β-жиырылған қабат, ал оны α-спиральдар мен иілмелермен шектелген. ОТК-да байланыстыру домендерінен басқа SMG циклдері де бар. Бұл циклдер екі субстрат байланысқаннан кейін байланыстыру орнын жабу үшін қозғалады. SMG – Ser Met Gly аминқышқылының сақталған мотиві. Жабылу кезінде бұл қалдықтар L-орнитинмен өзара әрекеттеседі. CP байланысқанда жалпы конформациялық өзгеріс орын алады, ал L-орнитин байланысқанда SMG циклі ғана қозғалып, белсендіру орнын жауып, оқшаулайды.

Белсенді сайт

[[Файл:Орнитин транскарбамилазасының карбамоил фосфат байланысы.png|thumb|Суретте карбамоил фосфаттың (КФ) орнитин транскарбамилазасының (ОТК) байланыс орынындағы орналасуы көрсетілген, КФ байланысына маңызды үлес қосатын қалдықтар белгіленген.

Амино қышқылдардың құрамы

Өсімдік ОТК-сы басқа ОТК-лардан ең көп ерекшеленеді. Ондағы лейцин қалдықтары 50-70% кем, ал аргинин қалдықтары екі есе көп. ОТК-ның суббірліктерінің саны 322-ден 340 қалдыққа дейін ауыспалы. Жануарларда лейциннің концентрациясы ең жоғары. Осы қалдықтардың құрамы жануар ферментінің pI-ын 6.8, ал өсімдік ферментінің pI-ын 7.6-ға тең етіп белгілейді. Егеуқұйрық, сиыр және адам ОТК-ларының C-терминалды қалдығы фенилаланинмен бірдей. Ал олардың N-терминалды қалдықтары әртүрлі: егеуқұйрықта серинмен, сиырда аспартатпен, ал адамда глицинмен аяқталады.

Геномдық

Адамның ОТК гені Х хромосомасының қысқа қолқасында орналасқан (Xp21.1). Ген Уотсон (плюс) тізбегінде орналасқан және 73 кбаз ұзындықты құрайды. 1062 нуклеотидтен тұратын ашық оқу тізбегі 10 экзон мен 9 интрон арасында таратылған. Кодталатын белок 354 аминқышқылынан тұрады, ал болжамды молекулалық салмағы 39,935 кД. Транскрипциядан кейінгі өзгерістер нәтижесінде пісіп жетілген пептид 322 аминқышқылынан және 36,1 кД салмақтан тұрады. Белок митохондрия матрицасында орналасқан. Сүтқоректілерде ОТК бауыр және жіңішке ішек қабығында экспрессияланады.

Адамның мутациялары

Адам OTC-сінде 341 мутация тіркелген. Олардың кем дегенде 259-ы ауруға себеп болатын мутациялар саналады. Бұл мутациялардың 149-ы өмірдің алғашқы апталарында гипераммонемияның басталуына әкеледі. 70 мутация ер адамдарда өмір бойында кейінірек гипераммонемияны тудырады. Мутациялардың көп бөлігі SMG тізбегі немесе CP байланысу домендері сияқты белгілі функционалдық мотивтерде кездеседі.

Жетіспеушілік

ОТК геніндегі мутациялар орнитин транскарбамилаза жетіспеушілігіне себеп болуы мүмкін. Бұл урея циклінің бұзылуы ретінде жіктеледі, өйткені қалыпты ОТК функциясы болмаған жағдайда аммиак қанда жинақтала бастайды. Қандағы аммиактың жинақталуы гипераммонемия деп аталады. Аммиактың шамадан тыс мөлшерде улы әсері болғанымен, ол организм үшін азот көзі болып табылады. Сондықтан аммиак деңгейінің артуы азотты қамтитын, қажетсіз аминқышқылы – глютамат, глютамин және аланин деңгейін де арттырады. Қандағы мочевина азотының төмендеуіне байланысты карбамоил фосфатының (CP) деңгейі төмендей бастайды. Бұл CP-ны монофосфатты синтездеу жолына қайта бағыттайды. Оротикалық қышқыл – осы жолдың түзілімі. Зәрдегі оротикалық қышқылдың жоғары деңгейі пациент гипераммонемиямен байланысты аурудан зардап шегіп жатқанын көрсетеді. ОТК жетіспеушілігі ерте және кеш басталатын түрлерінде көрінеді.

Ерте басталуы

Бұл аурудың ерте көрінісі жаңа туған нәрестелерде байқалады. Мочевина циклінің бұзылуының белгілері көбінесе бала үйге келгеннен кейін ғана көрінеді және оларды отбасы мен жедел жәрдем көрсететін дәрігер дер кезінде байқамауы мүмкін. Гипераммонемиямен ауыратын кішкентай балалардағы белгілер нақты емес: тамаққа құмарлықтың жоқтығы, тыныс алуда қиындықтар, дене температурасының өзгеруі, құрысулар, ерекше дене қозғалыстары (тітреулер) және ұйқышылдық. Аммиактың жиналуы жалғасқан сайын, белгілер ұйқышылдықтан жалқылыққа дейін күшейеді, содан кейін комаға алып келуі мүмкін. Дене пішінінің бұзылуы (бақыланбайтын қозғалыстар) және энцефалопатия (мидың зақымдануы) көбінесе орталық нерв жүйесінің ісінуімен және ми сабасына қысыммен байланысты. Гипераммонемияның ауыр түріне шалдыққан жаңа туған нәрестелердің шамамен 50% - ы құрысуға ұшырайды.

Кешкі басталуы

Урея циклы ферменттерінің толық еместігінде (немесе жартылай жеткіліксіздігінде) аммиак жинақталуы өмірдің кез келген кезеңінде ауру немесе стресс салдарынан туындауы мүмкін, нәтижесінде плазмадағы аммиак концентрациясы бірнеше рет көтерілуі мүмкін [Bourrier et al. 1988]. Жартылай фермент жеткіліксіздігі бар пациенттерде симптомдар айлар немесе жылдар бойы кешігуі мүмкін. Сізде ОТС жеткіліксіздігі немесе урея циклы бұзылысы болуы мүмкін екенін көрсететін белгілер: "сандық ауытқу эпизодтары, тұрақсыз мінез-құлық немесе сананың нашарлауы, бас ауруы, құсу, жоғары протеинді тағамдарға қарсылық және құрысулар".

Емдеу

Аммиактың жоғары деңгейін емдеудің мүмкін жолы – натрий бензоатын беру, ол глицинмен қосылып гиппуратты түзеді және бір мезгілде аммоний тобын жояды. Биотин OTC ферментінің жұмысында да маңызды рөл атқарады және жануарларға жасалған тәжірибелерде аммиактан улануды азайтуға көмектесетіні көрсетілген. Бұған қоса, бүкіл денелік терапиялық гипотермияны (БТГ) қолдану ұсынылып, зерттелген. БТГ организмнен аммиакты шығару үшін диализдің тиімділігін арттырады деп саналады.