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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2014/11/14 09:28:44」(JST)

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尿素回路。黄色の円はミトコンドリア膜の輸送系。

尿素回路（にょうそかいろ、Urea cycle）、またはオルニチン回路(Ornithine cycle)と呼ばれるこの回路は、肝臓の細胞の、ミトコンドリアと細胞質において、アンモニアから尿素を生成する代謝回路である^[1]。この代謝回路は、1932年にハンス・クレブスとクルツ・ヘンゼライトによって初めて発見された。（クレブスのクエン酸回路は1937年に発見）。ほとんどの脊椎動物がこの回路を有し、これら一連の反応は肝細胞のミトコンドリア、サイトゾル内で起こる。

回路の調節

尿素回路の反応速度はN-アセチルグルタミン酸の濃度に依存している。なぜなら第一段階の反応であるアンモニアと炭酸からカルバモイルリン酸を生成する反応を触媒する酵素：カルバモイルリン酸シンテターゼ I (CPS I)は、N-アセチルグルタミン酸によってアロステリックに活性化されるためである。

アミノ酸分解の速度が上がるとその脱アミノ反応によりグルタミン酸の合成速度が上がり、これがシグナルとなってN-アセチルグルタミン酸の合成速度が上がる。その結果、CPS I が活性化されて尿素回路が活発になる。N-アセチルグルタミン酸はグルタミン酸N-アセチルトランスフェラーゼによってグルタミン酸とアセチルCoAから合成され、特異的ヒドラーゼによって分解される。

尿素回路の反応系

反応系の第4段階で生成したフマル酸はクエン酸回路と同じ経路でオキサロ酢酸に変えられ糖新生に使われる。

段階	反応物	生成物	酵素			場所
段階	反応物	生成物	酵素名	略号	EC番号	場所
1	アンモニア + 炭酸 + 2ATP	2ADP + リン酸 + カルバモイルリン酸	カルバモイルリン酸シンテターゼI	CPS I	6.3.4.16	ミトコンドリア
2	カルバモイルリン酸 + オルニチン	シトルリン + リン酸	オルニチントランスカルバモイラーゼ	OTC	2.1.3.3	ミトコンドリア
3	シトルリン + アスパラギン酸 + ATP	AMP + ピロリン酸 + アルギニノコハク酸	アルギニノコハク酸シンテターゼ	ASS	6.3.4.5	細胞質基質 (ミトコンドリア外)
4	アルギニノコハク酸	フマル酸 + アルギニン	アルギニノコハク酸リアーゼ	ASL	4.3.2.1
5	アルギニン + 水	尿素 + オルニチン	アルギナーゼ	ARG I	3.5.3.1

尿素回路の反応

1 L-オルニチン
2 カルバモイルリン酸
3 L-シトルリン
4 アルギニノコハク酸
5 フマル酸
6 L-アルギニン
7 尿素
L-Asp L-アスパラギン酸
CPS-1 カルバモイルリン酸シンターゼI
OTC オルニチントランスカルバモイラーゼ
ASS アルギニノコハク酸シンターゼ
ASL アルギニノコハク酸リアーゼ
ARG1 アルギナーゼ1

カルバモイルリン酸シンターゼ(CPS)

真核生物には、カルバモイルリン酸シンターゼI (CPS I) とカルバモイルリン酸シンターゼII (CPS II) の2種類のカルバモイルリン酸シンターゼがある。ミトコンドリアにあるCPS Iはアンモニアからカルバモイルリン酸を合成して尿素回路にそれを供給し、サイトゾルにあるCPS IIはグルタミンのアミノ基からカルバモイルリン酸を合成してオロト酸を経由するピリミジン塩基の生合成経路に供給している。

出典

[ヘルプ]

^ 畑山巧『ベーシック生化学』化学同人、2009年、212頁。ISBN 978-4-7598-1176-6。

外部リンク

The chemical logic behind the urea cycle
オルニチン研究会「オルニチンサイクル」

UpToDate Contents

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1. 尿素サイクル障害：臨床的特徴および診断 urea cycle disorders clinical features and diagnosis
2. 尿素サイクル障害：管理 urea cycle disorders management
3. 先天性代謝異常症：分類 inborn errors of metabolism classification
4. 先天性代謝異常症：個々の障害の判別 inborn errors of metabolism identifying the specific disorder
5. SIDSを含む乳児の予期せぬ死亡：初期管理 sudden unexpected infant death including sids initial management

Japanese Journal

小児の先天代謝異常症と栄養管理 (特集子どもと食2014) -- (小児の病態栄養)

石毛美夏
小児科臨床 67(12), 2351-2356, 2014-12
NAID 40020268377

尿素サイクル酵素異常症 (特集遺伝子検査による早期診断) -- (疾患)

大橋十也
周産期医学 44(2), 229-231, 2014-02
NAID 40019990600

19歳で発症したornithine transcarbamylase（OTC）欠損症により急性脳浮腫を来した1例

三谷英範,望月俊明,大谷典生,三上哲,田中裕之,今野健一郎,石松伸一
日本救急医学会雑誌 25(11), 833-838, 2014
… はじめに：尿素サイクル異常症であるornithine transcarbamylase（OTC）欠損症の頻度は日本で14,000人に1人とされ，18歳以降での発症例は稀であるが，発症すると重症化しうる疾患である。 … 考察：尿素サイクル異常症は稀であるが，高アンモニア血症を来している場合には迅速に対応しなければ不可逆的な神経障害を来す。 …
NAID 130004840990

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★リンクテーブル★

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関連記事	「尿素」「サイクル」

「オルニチン回路」

　　[★]

英: ornithine cycle
同: 尿素サイクル尿素回路 urea cycle、クレブス-ヘンゼライト回路 Krebs-Henseleit cycle、オルニチンサイクル
関: オルニチン、尿素

オルニチン回路に含まれる分子はアミノ酸である：アミノ基とカルボン酸を両方持つもの
最終産物である尿素の窒素は、アンモニアとアスパラギン酸に由来する

ミトコンドリア内の反応

1) アンモニア + 炭酸 + 2ATP → ADP + Pi + カルバモイルリン酸 
　　　　　　　　　　　　5)から
　　　　　　　　　　　　↓
2) カルバモイルリン酸 + オルニチン → シトルリン + Pi 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3)へ

サイトソルの反応

　　2)から
　　↓
3) シトルリン + アスパラギン酸 + ATP → AMP + ピロリン酸 + アルギニノコハク酸 
4) アルギニノコハク酸 → フマル酸 + アルギニン 
5) アルギニン + 水 → 尿素 + オルニチン 
　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　　　　　　　　2)へ

|
ornithine
|
----------mitochondria
|
ornithine
|
|<-carbamoyl phosphate {ornithine transcarbamoylase}
|
citrulline
|
----------mitochondria
|
citrulline
|
|<-aspartate {argininosuccinate synthase}
|
argininosuccinate
| 
|->fumarate {argininosuccinase}
|
arginine
|
|<-H2O
|           {arginase}
|->urea
|
ornithine
|