В молекулярной биологии селенопротеин - это любой белок, который включает аминокислотный остаток селеноцистеина (Sec, U, Se-Cys). Среди функционально охарактеризованных селенопротеинов пять глутатионпероксидаз (GPX) и три тиоредоксинредуктазы (TrxR / TXNRD), оба из которых содержат только один Sec. [1] Селенопротеин Pявляется наиболее распространенным селенопротеином, обнаруженным в плазме. Это необычно, потому что у человека он содержит остатки 10 сек, которые разделены на два домена: более длинный N-концевой домен, содержащий 1 сек, и более короткий C-концевой домен, содержащий 9 сек. Более длинный N-концевой домен, вероятно, является ферментативным доменом, а более короткий C-концевой домен, вероятно, является средством безопасной транспортировки очень реактивного атома селена по всему телу. [2] [3]
Распространение видов
Селенопротеины существуют во всех основных сферах жизни, у эукариот , бактерий и архей . Среди эукариот селенопротеины, по-видимому, обычны для животных , но редки или отсутствуют у других филогенетических групп. Он обнаружен в зеленых водорослях Chlamydomonas , но почти отсутствует у других растений или грибов . Американская клюква ( Vaccinium macrocarpon Ait.) - единственное известное наземное растение [ когда? ], чтобы обладать механизмом на уровне последовательности для производства селеноцистеина в его митохондриальном геноме , хотя уровень его функциональности еще не определен. [4] Среди бактерий и архей селенопротеины присутствуют только в некоторых линиях, тогда как они полностью отсутствуют во многих других филогенетических группах. Эти наблюдения были недавно подтверждены анализом всего генома , который показывает наличие или отсутствие генов селенопротеинов и дополнительных генов для синтеза селенопротеинов в соответствующем организме. [ необходима цитата ]
Типы
Помимо селеноцистеин- содержащих селенопротеинов, существуют также некоторые селенопротеины, известные из видов бактерий, которые нековалентно связаны с селеном . Большинство из этих белков , как полагают, содержат селенида-лиганд к molybdopterin кофактора в своих активных центрах (например , никотинат дегидрогеназы из Eubacterium barkeri или ксантин - дегидрогеназы ). Селен также специфически включен в модифицированные основания некоторых тРНК (как 2-селено-5-метиламинометилуридин).
Кроме того, селен присутствует в белках в виде неспецифически включенного селенометионина , который замещает остатки метионина. Белки, содержащие такие неспецифически включенные остатки селенометионина, не считаются селенопротеинами. Однако замена всех метионинов на селенометионины - это широко используемый в последнее время метод решения фазовой проблемы во время определения рентгеновской кристаллографической структуры многих белков ( MAD-фазирование ). Хотя замена метионинов селенометионинами, по-видимому, допустима (по крайней мере, в бактериальных клетках), неспецифическое включение селеноцистеина вместо цистеина , по-видимому, очень токсично. Это может быть одной из причин существования довольно сложного пути биосинтеза селеноцистеина и специфического включения в селенопротеины, что позволяет избежать появления свободной аминокислоты в качестве промежуточного продукта. Таким образом, даже если селенопротеин, содержащий селеноцистеин, попадает в рацион и используется в качестве источника селена, аминокислота должна быть расщеплена до синтеза нового селеноцистеина для включения в селенопротеин.
Клиническое значение
Селен является жизненно важным питательным веществом для животных, включая человека. К настоящему времени в клетках и тканях человека обнаружено около 25 различных селеноцистеин-содержащих селенопротеинов . [5] Поскольку недостаток селена лишает клетку способности синтезировать селенопротеины, многие последствия низкого потребления селена для здоровья, как полагают, вызваны нехваткой одного или нескольких конкретных селенопротеинов. Было показано, что три селенопротеина, TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) и глутатионпероксидаза 4 (GPX4), имеют важное значение в экспериментах с нокаутом мышей. С другой стороны, слишком много диетического селена вызывает токсические эффекты и может привести к отравлению селеном . Порог между существенными и токсичными концентрациями этого элемента довольно узкий и находится в диапазоне 10-100.
Примеры
Селенопротеины человека включают:
- Йодтиронин дейодиназы 1-3: DIO1 , DIO2 , DIO3
- Глутатионпероксидазы: GPX1 , GPX2 , GPX3 , GPX4 , GPX6 [6]
- Селенопротеины: SelH ( C11orf31 ), SelI ( EPT1 ), SelK, SelM, SelN ( SEPN1 ), SelO, SelP ( SEPP1 ), SelR ( MSRB1 ), SelS, SelT, SelV, SelW ( SEPW1 ), Sel15 [7]
- Селенофосфатсинтетаза 2 ( SEPHS2 , SPS2)
- Тиоредоксинредуктазы 1-3: TXNRD1 , TXNRD2 , TXNRD3
Смотрите также
- Элемент SECIS
- отравление ртутью
Рекомендации
- ^ Hatfield DL; Гладышев В.Н. (июнь 2002 г.). «Как селен изменил наше понимание генетического кода» . Мол. Клетка. Биол . 22 (11): 3565–76. DOI : 10.1128 / MCB.22.11.3565-3576.2002 . PMC 133838 . PMID 11997494 .
- ^ Бурк РФ; Хилл К.Э. (2005). «Селенопротеин P: внеклеточный белок с уникальными физическими характеристиками и ролью в гомеостазе селена». Анну Рев Нутр . 25 : 215–235. DOI : 10.1146 / annurev.nutr.24.012003.132120 . PMID 16011466 .
- ^ Бурк РФ; Хилл К.Э. (2009). «Селенопротеин Р-экспрессия, функции и роли у млекопитающих» . Biochim Biophys Acta . 1790 (11): 1441–1447. DOI : 10.1016 / j.bbagen.2009.03.026 . PMC 2763998 . PMID 19345254 .
- ^ Фахардо, Диего; Шлаутман, Брэндон; Стеффан, Шон; Полашок, Джеймс; Ворса, Николай; Залапа, Хуан (25 февраля 2014 г.). «Митохондриальный геном американской клюквы показывает наличие в наземных растениях механизма встраивания селеноцистеина (тРНК-Sec и SECIS)». Джин . 536 (2): 336–343. DOI : 10.1016 / j.gene.2013.11.104 . PMID 24342657 .
- ^ Эйвери, Дж. А. и Хоффманн, PR (2018). «Селен, селенопротеины и иммунитет» . Питательные вещества . 10 (9): 1203. DOI : 10,3390 / nu10091203 . PMC 6163284 . PMID 30200430 .
- ^ Крюков Г.В. С. Кастеллано; Новоселов С.В. А.В. Лобанов; О. Зехтаб; Р. Гиго и В. Н. Гладышев (2003). «Характеристика селенопротеомов млекопитающих» . Наука . 300 (5624): 1439–1443. DOI : 10.1126 / science.1083516 . PMID 12775843 .
- ^ Ривз, Массачусетс, и Хоффманн, PR (2009). «Селенопротеом человека: последние сведения о функциях и регуляции» . Cell Mol Life Sci . 66 (15): 2457–78. DOI : 10.1007 / s00018-009-0032-4 . PMC 2866081 . PMID 19399585 .
дальнейшее чтение
- Крюков Г.В. С. Кастеллано; Новоселов С.В. А.В. Лобанов; О. Зехтаб; Р. Гиго и В. Н. Гладышев (2003). «Характеристика селенопротеомов млекопитающих» . Наука . 300 (5624): 1439–1443. DOI : 10.1126 / science.1083516 . PMID 12775843 .
- Григорий В. Крюков и Вадим Н. Гладышев (2004). «Прокариотический селенопротеом» . EMBO Rep . 5 (5): 538–543. DOI : 10.1038 / sj.embor.7400126 . PMC 1299047 . PMID 15105824 .
- Матильда Майорино; Валентина Боселлоа; Фульвио Урсиния; Карло Форестаб; Андреа Гароллаб; Маргарита Скапина; Хелена Штайерк и Леопольд Флоэ (2003). «Генетические вариации gpx-4 и мужское бесплодие у людей» . Биол Репрод . 68 (4): 1134–1141. DOI : 10.1095 / biolreprod.102.007500 . PMID 12606444 .
- Дэвид Феньо и Рональд С. Бивис (2015). «Селеноцистеин: зачем ты?». J Proteome Res . 15 (2): 677–678. DOI : 10.1021 / acs.jproteome.5b01028 . PMID 26680273 .