Введение

Фермент карбамоилфосфатсинтетаза I (CPS I) - это лигазный фермент, расположенный в митохондриях, участвующих в производстве мочевины. Карбамоилфосфатсинтетаза I (CPS1 или CPSI) переносит молекулу аммиака в молекулу бикарбоната, которая была фосфорилирована молекулой АТФ. Полученный карбамид затем фосфорилируется с другой молекулой АТФ. Полученная молекула карбамоилфосфата выходит из фермента.

Структура

В E. coli единственный CPS, который выполняет функции CPSI и CPSII, представляет собой гетеродимер с небольшой подединицей и большей подединицей с размером около 382 и 1073 аминокислотных остатков, хотя у млекопитающих (и других позвоночных) белок CPSI кодируется одним геном. Маленькое подразделение содержит один активный сайт для связывания и деаминации глутамина для получения аммиака и глутамата. Большое подразделение содержит два активных участка, один для производства карбоксифосфата, а другой для производства карбамоилфосфата. Внутри большой подединицы есть два домена (B и C), каждый из которых имеет активный сайт семейства захвата АТФ.

Регулирование

CPSI регулируется N ацетилглутаматом, который действует как обязательный аллостерический активатор CPS1. NAG, связываясь с доменом L4, вызывает изменения в петле A и в Arg1453, которые приводят к изменению взаимодействия с петлей T′ домена L3, которая полностью реорганизуется из β-шпильки в форме apo в расширенную петлю в форме, связанной с лигандом. В этой последней форме петля T′ взаимодействует также с петлей туннеля и петлей T домена L1, таким образом передавая активационную информацию домену фосфорилирования бикарбоната. Это взаимодействие с NAG и второе взаимодействие с нуклеотидом стабилизируют активную форму CPSI. Необходимость этого лиганда также связывает высокую концентрацию азота, отражающуюся в избытке глутамата и аргинина для производства NAG, с увеличением активности CPSI для устранения этого избытка.

Метаболизм

CPSI играет жизненно важную роль в обмене белков и азота. После того, как аммиак был введен в митохондрии через глутамин или глутамат, задача CPSI - добавить аммиак к бикарбонату вместе с фосфатной группой для образования карбамоилфосфата. Карбамоилфосфат затем вводится в мочевиночный цикл, чтобы в конечном итоге создать мочевину. После этого мочевина может быть возвращена в кровоток и в почки для фильтрации, а затем в мочевой пузырь для выведения.

Связанные с этим проблемы со здоровьем

Основная проблема, связанная с CPSI, генетическая. Иногда организм не производит достаточное количество CPSI из-за мутации в генетическом коде, что приводит к плохому метаболизму белков и азота, а также высокому уровню аммиака в организме. Это опасно, потому что аммиак очень токсичен для организма, особенно для нервной системы, и может привести к умственной отсталости и припадкам.