Wie wird der Harnstoffzyklus im Hinblick auf das Proteindefizit reguliert?

Proteine ​​können im Körper nicht gespeichert werden. Überschüssige Proteine ​​aus der Nahrung werden im Harnstoffzyklus, der in der Leber stattfindet, desaminiert. Die Leber ist der erste Kontakt, da diese Aminosäuren durch den Pfortaderkreislauf geliefert werden.

Was ich nicht verstehe, ist, was das Ausmaß des Aminosäureabbaus in der Leber steuert. Angenommen, es gibt zum Beispiel einen Mann, der seit einem Monat kein Protein mehr zu sich genommen hat und ein Netto-Proteindefizit hat, was bestimmt dann, dass in der Leber nicht viel Desaminierung vorhanden sein sollte?

Bei Kohlenhydraten und Zuckern regulieren das Insulin- und Glukagongleichgewicht die Hauptenzyme, die die Schritte der Glukosephosphorylierung steuern und somit die Homöostase aufrechterhalten. Da dies auf der Ebene des Organismus und nicht auf der zellulären Ebene stattfindet, wie bei Glukose, würde ich erwarten, dass die Kontrolle des Harnstoffzyklus auch hormonell ist. Da es kein Hormon gibt, das den Proteinstatus widerspiegelt (zumindest meines Wissens), was bestimmt die Aktivität des Harnstoffzyklus?

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Präambel

Diese Frage ist sehr breit gefächert, denn anstatt eine „Ein-Klick“-Antwort zu geben, müssen ganze Bereiche des Aminosäurestoffwechsels betrachtet werden. Das ist hier sowohl unangemessen als auch unmöglich – auch wenn ich alles darüber verstanden habe (was ich sicherlich nicht verstehe). Ich werde jedoch eine spezifische biochemische Antwort (oder Teilantwort, da nicht alles verstanden wird) bezüglich der Regulierung des Harnstoffzyklus geben, nachdem ich einige der in der Frage enthaltenen Annahmen kommentiert habe.

Kommentare zu den Annahmen der Frage

Ich bin mir nicht sicher, ob „Eiweißmangel“ ein nützliches Stoffwechselkonstrukt ist. Aus Sicht eines Klinikers kann man zwar sagen, dass jemand an Proteinmangel oder Mangelernährung leidet, aber stoffwechseltechnisch hat Protein nicht die höchste Priorität und wird langfristig abgebaut, um das Gehirn mit Glukose zu versorgen Hunger. Und es ist allgemein bekannt, dass die Proteinsynthese unter der Kontrolle von Hormonen und Wachstumsfaktoren steht ( hier besprochen), und dies wirkt sich auf das Schicksal von Aminosäuren aus der Nahrung oder denjenigen aus, die durch Proteinumsatz produziert werden. Darüber hinaus scheint die Betonung von Hormonen in der Frage die Rolle der Konzentration von Aminosäuren und anderen Zwischenprodukten bei der Regulierung von Stoffwechselwegen zu ignorieren. Schließlich gibt es eine Kontrolle über die Expression der Gene, die für Enzyme des Harnstoffzyklus kodieren, der über einen längeren Zeitraum wirkt.

Die Website Medizinische Biochemie bietet eine breitere Perspektive auf den Aminosäurestoffwechsel und den Stickstoffstoffwechsel sowie den Harnstoffzyklus .

Regulierung des Harnstoffzyklus

Als erstes ist hervorzuheben, dass der Harnstoffzyklus nicht isoliert von anderen Stoffwechselwegen existiert, sondern eng mit ihnen verbunden ist. Dies ist im folgenden Diagramm dargestellt:

Verbindungen des Harnstoffkreislaufs

Es sei daran erinnert, dass Ammoniak für den Harnstoffzyklus nur aus der Desaminierung von Glutamat durch Glutamat-Dehydrogenase stammt und die Transaminierung anderer Aminosäuren zu ihrer Herstellung auf einen Pool von α-Ketoglutarat (2-Oxo-Glutarat) angewiesen ist. Ein Bedarf an α-Ketoglutarat besteht auch in Bezug auf die Regeneration von Aspartat für den Kreislauf selbst.

Der Eintrittspunkt von Ammoniak in den Harnstoffzyklus ist die durch Carbamoylphosphat-Synthetase katalysierte Reaktion:

Carbamoylphosphat-Synthetase-Reaktion

Es stellt sich heraus, dass diese Reaktion N -Acetylglutamat (NAG) für die Aktivität benötigt, und es wird angenommen, dass dies eine regulatorische Rolle im Harnstoffzyklus spielt, da festgestellt wurde, dass eine erhöhte Aufnahme von Protein den Lebergehalt von NAG erhöht. Obwohl Aspekte davon noch geklärt oder gelöst werden müssen, wird angenommen, dass die Regulation an dem Punkt erfolgt, an dem NAG aus Glutamat in einer Reaktion synthetisiert wird, die durch das Enzym N -Acetylglutamat-Synthase katalysiert wird :

NAG-Synthase

Dieses Enzym wird durch Arginin aktiviert, was zu einem Regulierungsmodell führt, das ausführlicher in einer Übersicht von Caldovic und Tuchman beschrieben wird, aus der ich Folgendes zitiere:

„… die Hypothese, dass NAG ein Regulator der Ureagenese ist… Wenn diese Hypothese richtig ist, können die mitochondrialen Konzentrationen von Glutamat und/oder Arginin die Notwendigkeit einer Stickstoffentsorgung widerspiegeln, durch ihre Wirkung auf die Produktion von NAG durch NAG-Synthase, Glutamat als Substrat und Arginin als Effektor.“

Aber wie geben lokale intrazelluläre Konzentrationen von Aminosäuren das Gesamtbild darüber wieder, wie viel reguliert werden muss?
Die Idee ist, dass Fülle an Aminosäuren die Notwendigkeit bedeutet, Überschüsse zu entsorgen. Sie befürchten vielleicht, dass dies zB dem Muskelgewebe Aminosäuren entziehen würde, wenn Sie nach einer langen Hungerperiode wieder zu einer Proteindiät zurückkehren. Ich hätte erwähnen sollen, dass es offenbar längerfristig durch Genrepression zu Veränderungen in der Menge der Enzyme des Harnstoffzyklus kommt. Es wird wahrscheinlich auch das Alpha-Keto-Glutarat senken, da Protein- und Kohlenhydratmangel dazu neigen, zusammenzuarbeiten. Es ist multifaktoriell und ziemlich komplex.
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