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Als Schlüsselkomponente des Harnstoffzyklus, der in Säugetieren Ammoniak in Harnstoff umwandelt, erfüllt die Ornithin-Carbamoyltransferase (auch Ornithin-Transcarbamylase genannt) eine essentielle Funktion im Körper. Ammoniak entsteht beim Verdauen von proteinreichen Nahrungsmitteln oder wenn der Körper wenig Energie hat und beginnt, eigene Proteine zu verdauen. Da Ammoniak hochtoxisch ist, besonders neurologisch, kann ein fehlendes Glied im Harnstoffzyklus verheerende Folgen haben. Diese gleiche Verbindung kommt auch in Pflanzen und Mikroben vor, wo sie an der Argininbiosynthese beteiligt ist. Diese Aminosäure kommt ebenfalls im Harnstoffzyklus vor.
Die Ornithin-Carbamoyltransferase wirkt als Katalysator, was bedeutet, dass sie an der Reaktion teilnimmt, aber unverändert herauskommt. Spezifisch bringt sie aus der Mitochondrien der Leber Ornithin und Carbamoylphosphat zusammen und gibt Phosphat und Citrullin frei. Als einer der ersten Schritte im Zyklus nach Einführung von Ammoniak (Carbamoylphosphat wird aus Ammoniak und Kohlendioxid erzeugt) ist ein Mangel an diesem Enzym eine direkte Ursache für Hyperämmoniämie oder hohe Blutkonzentrationen der Verbindung.
Die Ornithin-Carbamoyltransferase ist ein Trimer, ein Molekül, das aus drei identischen „Monomeren“ besteht; in diesem Fall aus drei identischen Proteinen, von denen jedes eine Bindungsstelle für Carbamoylphosphat und eine für eine Aminosäure hat. Im Trimer befinden sich die aktiven Zentren in der Mitte, wo die drei Monomere zusammenkommen. Ihr Name rührt von ihrer Funktion her und bezieht sich daher auf die zwei Arten von Bindungsstellen, nicht auf die Struktur des Enzyms selbst.
Eine seltene genetische Störung, die bei etwa 1 von 80.000 lebend geborenen Kindern auftritt, führt zu einer Erkrankung, die als Ornithin-Transcarbamylase-Mangel oder OTCD bekannt ist. Bei der schweren Form dieser Störung beginnen die Symptome etwa einen Tag nach der Geburt, und wenn nicht fast sofort eine genaue Diagnose gestellt wird (was aufgrund der Variabilität der Symptome und der Überlappung mit vielen häufigeren Störungen schwierig ist), stirbt der Säugling innerhalb einer Woche. Mildere Formen treten später auf und bieten längere Zeitfenster für eine Diagnose und dennoch eine gute Prognose.
Obwohl die schwere Form der OCTD nicht viel Spielraum für die medizinische Wissenschaft zu lassen scheint, zeigen Arbeiten an Therapien für die milderen Formen dieser X-chromosomalen genetischen Störung einige Versprechen. Besonders bei Mädchen mit der Störung – obwohl sie rezessiv ist, können Traumata oder Zeiten hoher Verdauungsbelastung wie Hungersnot oder Schwangerschaft dazu führen, dass zuvor nicht ausgeprägte OCTD zum Ausdruck kommt – waren Lebertransplantationen hochwirksam bei der Verhinderung späterer Episoden von Hyperämmoniämie. Viele hoffen auch, dass aktuelle Arbeiten in der Gentherapie eine Heilung bieten werden.
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