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Benvenuti a una nuova puntata di Xanadu! Con questo episodio si conclude la mini-serie in tre puntate dedicata a una molecola semplice ma fondamentale: l’urea.

Se ve li siete persi, recuperate gli episodi 24, in cui raccontiamo la sintesi dell’urea, e il 28, dove spieghiamo il processo Haber-Bosch. Li trovate sulla vostra piattaforma podcast preferita.

Oggi chiudiamo il ciclo con uno sguardo biochimico: come viene prodotta l’urea nel nostro corpo?

Il protagonista di questa storia è Hans Adolf Krebs, lo scienziato che ha dato il nome non a uno, ma a due cicli metabolici fondamentali.

Tutti conoscono il ciclo di Krebs – quello degli acidi tricarbossilici – ma prima di scoprirlo, nel 1932, Krebs descrisse il ciclo dell’urea, il primo mai identificato fra i metabolismi del corpo umano. Si capisce il motivo per cui Krebs è stato definito l’architetto dei cicli metabolici.

Ma andiamo per gradi. All’epoca era noto che l’azoto proteico doveva essere eliminato dall’organismo ed un uomo con una dieta normale produce circa 30g di urea nelle 24 ore come prodotto di degradazione degli aminoacidi. Si sapeva anche che era il fegato la sede di produzione dell’urea. Ma qual era il processo biochimico sottostante?

Krebs, medico e biochimico, lavorava con Otto Warburg, un’autorità nello studio del metabolismo cellulare e volle dare una risposta a questo quesito. 

Utilizzando una tecnica innovativa basata su "fette" sottili di tessuto epatico, Krebs indagò come il fegato sintetizzasse l’urea.

A partire da questo modello di studio, Krebs adottò un metodo indiretto sviluppato da Marshall nel 1913: usando l’enzima ureasi, misurava l’anidride carbonica prodotta dalla degradazione dell’urea stessa e mediante un calcolo stechiometrico poteva risalire alla quantità di urea iniziale.

Ottimizzando questa tecnica e sperimentando con varie molecole – in particolare sali di ammonio, ornitina e citrullina – Krebs riuscì a ricostruire un ciclo: un insieme di reazioni che partono e finiscono con l’ornitina.

Grazie ai suoi studi scoprì che l’ornitina si lega a anidride carbonica e gruppo aminico a formare la citrullina. Questa viene legata ad un altro gruppo aminico a formare l’arginina. A sua volta l’arginina libera una molecola di urea e forma la citrullina. A questo punto il ciclo può ripartire.

Fu una scoperta rivoluzionaria.

I risultati furono pubblicati nel 1932 e, nonostante qualche scetticismo iniziale, aprirono la strada alla biochimica moderna.

Nel 1953, Krebs ricevette il Nobel, per la successiva scoperta del ciclo degli acidi tricarbossilici.

Chiudiamo questo episodio con una sua citazione:

“La storia dello sviluppo del ciclo dell’ornitina illustra l’esperienza generale che in ogni momento la soluzione ad un problema può arrivare fino ad un certo limite. Spesso muri impenetrabili sembrano ostruire il progresso. Dopo del tempo, invece, gli avanzamenti in campi collaterali possono superare tali barriere talvolta aggirandoli, altre volte demolendo pezzo dopo pezzo le barriere della ignoranza”.

Alla prossima puntata. E come sempre: buona scienza a tutti!