селенопротеин

В молекулярной биологии селенопротеином , называют любой белок который включает селеноцистеина (Sec, U, Se-Cys) аминокислотный остаток . Среди функционально охарактеризованных селенопротеинов имеются пять глутатионпероксидаз (GPX) и три тиоредоксинредуктазы (TrxR/TXNRD), которые содержат только одну Sec. ^{[ 1 ]} Селенопротеин P является наиболее распространенным селенопротеином, обнаруживаемым в плазме. Это необычно, поскольку у людей он содержит остатки 10 сек, которые разделены на два домена: более длинный N-концевой домен, содержащий 1 сек, и более короткий С-концевой домен, содержащий 9 сек. Более длинный N-концевой домен, вероятно, является ферментативным доменом, а более короткий С-концевой домен, вероятно, является средством безопасной транспортировки очень реакционноспособного атома селена по всему организму. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Распространение видов

Селенопротеины существуют во всех основных сферах жизни: у эукариот , бактерий и архей . Среди эукариот селенопротеины, по-видимому, распространены у животных , но редки или отсутствуют у других типов: один из них был идентифицирован у зеленой водоросли Chlamydomonas , но почти отсутствует у других растений или грибов . Клюква американская ( Vaccinium macrocarpon Ait.) — единственное известное наземное растение. ^{[ когда? ]} 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 лишь в некоторых линиях и полностью отсутствуют во многих других филогенетических группах. Эти наблюдения недавно были подтверждены полногеномным анализом , который показывает наличие или отсутствие генов селенопротеинов и дополнительных генов для синтеза селенопротеинов в соответствующем организме. ^{[ нужна ссылка ]}

Типы

Помимо селеноцистеинсодержащих селенопротеинов, известны также некоторые селенопротеины бактерий. ^{[ 5 ]} которые имеют селен, связанный нековалентно. Считается, что большинство этих белков содержат селенид-лиганд кофактора молибдоптерина в своих активных центрах (например, никотинатдегидрогеназа Eubacterium barkeri или ксантиндегидрогеназы ). Селен также специфически включен в модифицированные основания некоторых тРНК (например, 2-селено-5-метиламинометилуридин).

Кроме того, селен встречается в белках в виде неспецифически включенного селенометионина , который заменяет остатки метионина. Белки, содержащие такие неспецифически включенные остатки селенометионина, не считаются селенопротеинами. Однако замена всех метионинов на селенометионины является широко используемым недавним методом решения фазовой проблемы при определении рентгеновской кристаллографической структуры многих белков ( MAD-фазирование ). Хотя замена метионинов на селенометионины, по-видимому, допускается (по крайней мере, в бактериальных клетках), неспецифическое включение селеноцистеина вместо цистеина кажется высокотоксичным. Это может быть одной из причин существования довольно сложного пути биосинтеза селеноцистеина и его специфического включения в селенопротеины, позволяющего избежать появления свободной аминокислоты в качестве промежуточного продукта. Таким образом, даже если содержащий селеноцистеин селенопротеин попадает в рацион и используется в качестве источника селена, аминокислота должна быть разложена до синтеза нового селеноцистеина для включения в селенопротеин.

Клиническое значение

Селен является жизненно важным питательным веществом для животных, ^{[ 6 ]} включая людей. и тканях человека обнаружено около 25 различных селеноцистеинсодержащих селенопротеинов К настоящему времени в клетках . ^{[ 7 ]} Поскольку недостаток селена лишает клетку способности синтезировать селенопротеины, считается, что многие последствия низкого потребления селена для здоровья вызваны отсутствием одного или нескольких специфических селенопротеинов. три селенопротеина, TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) и глутатионпероксидаза 4 Было показано, что (GPX4), необходимы в экспериментах по нокауту на мышах. С другой стороны, слишком много селена в рационе вызывает токсические эффекты и может привести к отравлению селеном . Порог между эссенциальными и токсичными концентрациями этого элемента довольно узок и находится в пределах 10-100 раз.

Мутации селенопротеина N ( SELENON , ранее SEPN1) у людей вызывают подтип врожденной мышечной дистрофии, известный как SELENON-ассоциированная миопатия . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Примеры

К селенопротеинам человека относятся:

Йодтирониндейодиназы 1-3: DIO1 , DIO2 , DIO3.
Глутатионпероксидазы: GPX1 , GPX2 , GPX3 , GPX4 , GPX6. ^{[ 10 ]}
Селенопротеины: SelH ( C11orf31 ), SelI ( EPT1 ), SelK, SelM, SelN ( SEPN1 ), SelO, SelP ( SEPP1 ), SelR ( MSRB1 ), SelS, SelT, SelV, SelW ( SEPW1 ), Sel15. ^{[ 11 ]}
Селенофосфатсинтетаза 2 ( SEPHS2 , SPS2)
Тиоредоксинредуктазы 1–3: TXNRD1 , TXNRD2 , TXNRD3.

К бактериальным селенопротеинам относятся:

Escherichia coli : FdhH- , FdhN- и FdhO -комплекс.

См. также

Ссылки

^ Хэтфилд Д.Л.; Гладышев В.Н. (июнь 2002 г.). «Как селен изменил наше понимание генетического кода» . Мол. Клетка. Биол . 22 (11): 3565–76. дои : 10.1128/MCB.22.11.3565-3576.2002 . ПМЦ 133838 . ПМИД 11997494 .
^ Бурк РФ; Хилл К.Е. (2005). «Селенопротеин P: внеклеточный белок с уникальными физическими характеристиками и ролью в гомеостазе селена». Анну Рев Нутр . 25 : 215–235. дои : 10.1146/annurev.nutr.24.012003.132120 . ПМИД 16011466 .
^ Бурк РФ; Хилл К.Е. (2009). «Экспрессия, функции и роль селенопротеина P у млекопитающих» . Биохим Биофиз Акта . 1790 (11): 1441–1447. дои : 10.1016/j.bbagen.2009.03.026 . ПМК 2763998 . ПМИД 19345254 .
^ Фахардо, Диего; Шлаутман, Брэндон; Стеффан, Шон; Полашок, Джеймс; Ворса, Николи; Салапа, Хуан (25 февраля 2014 г.). «Митохондриальный геном американской клюквы обнаруживает наличие механизма вставки селеноцистеина (тРНК-Sec и SECIS) в наземные растения». Джин . 536 (2): 336–343. дои : 10.1016/j.gene.2013.11.104 . ПМИД 24342657 .
^ Самнер, Сара Э.; Маркли, Рэйчел Л.; Кириманджешвара, Гириш С. (ноябрь 2019 г.). «Роль селенопротеинов в бактериальном патогенезе» . Исследование биологических микроэлементов . 192 (1): 69–82. дои : 10.1007/s12011-019-01877-2 . ISSN 0163-4984 . ПМК 6801102 . ПМИД 31489516 .
^ Гу, Синь; Гао, Чунь-ци (5 июля 2022 г.). «Новые горизонты селена в питании животных и функциональных продуктах» . Питание животных . 11 : 80–86. дои : 10.1016/j.aninu.2022.06.013 . ISSN 2405-6545 . ПМЦ 9464886 . ПМИД 36157130 .
^ Эйвери, Дж. А. и Хоффманн, PR (2018). «Селен, селенопротеины и иммунитет» . Питательные вещества . 10 (9): 1203. дои : 10.3390/nu10091203 . ПМК 6163284 . ПМИД 30200430 .
^ Могадасзаде, Бехзад; Беггс, Алан Х. (октябрь 2006 г.). «Селенопротеины и их влияние на здоровье человека через разнообразные физиологические пути» . Физиология . 21 (5): 307–315. дои : 10.1152/физиол.00021.2006 . ISSN 1548-9213 . ПМК 3372916 . ПМИД 16990451 .
^ «SELENON/SEPN1, ригидная мышечная дистрофия позвоночника, RSMD» . лечениеcmd . Проверено 7 марта 2024 г.
^ Г.В. Крюков; С. Кастеллано; С.В. Новоселов; А.В. Лобанов; О. Зехтаб; Р. Гиго и В.Н. Гладышев (2003). «Характеристика селенопротеомов млекопитающих» . Наука . 300 (5624): 1439–1443. Бибкод : 2003Sci...300.1439K . дои : 10.1126/science.1083516 . ПМИД 12775843 . S2CID 10363908 .
^ Ривз, Массачусетс и Хоффманн, PR (2009). «Селенопротеом человека: последние взгляды на функции и регуляцию» . Cell Mol Life Sci . 66 (15): 2457–78. дои : 10.1007/s00018-009-0032-4 . ПМК 2866081 . ПМИД 19399585 .

Дальнейшее чтение

Г.В. Крюков; С. Кастеллано; С.В. Новоселов; А.В. Лобанов; О. Зехтаб; Р. Гиго и В.Н. Гладышев (2003). «Характеристика селенопротеомов млекопитающих» . Наука . 300 (5624): 1439–1443. Бибкод : 2003Sci...300.1439K . дои : 10.1126/science.1083516 . ПМИД 12775843 . S2CID 10363908 .
Gregory V. Kryukov & Vadim N. Gladyshev (2004). "The prokaryotic selenoproteome" . 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 Штаерц и Леопольд Флоэ (2003). «Генетические вариации gpx-4 и мужское бесплодие у человека» . Биол Репрод . 68 (4): 1134–1141. дои : 10.1095/biolreprod.102.007500 . ПМИД 12606444 .
Дэвид Феньё и Рональд К. Бивис (2015). «Селеноцистеин: зачем ты?». J Протеом Рез . 15 (2): 677–678. doi : 10.1021/acs.jproteome.5b01028 . ПМИД 26680273 .

[pmid11997494-1] Хэтфилд Д.Л.; Гладышев В.Н. (июнь 2002 г.). «Как селен изменил наше понимание генетического кода» . Мол. Клетка. Биол . 22 (11): 3565–76. дои : 10.1128/MCB.22.11.3565-3576.2002 . ПМЦ 133838 . ПМИД 11997494 .

[2] Бурк РФ; Хилл К.Е. (2005). «Селенопротеин P: внеклеточный белок с уникальными физическими характеристиками и ролью в гомеостазе селена». Анну Рев Нутр . 25 : 215–235. дои : 10.1146/annurev.nutr.24.012003.132120 . ПМИД 16011466 .

[3] Бурк РФ; Хилл К.Е. (2009). «Экспрессия, функции и роль селенопротеина P у млекопитающих» . Биохим Биофиз Акта . 1790 (11): 1441–1447. дои : 10.1016/j.bbagen.2009.03.026 . ПМК 2763998 . ПМИД 19345254 .

[4] Фахардо, Диего; Шлаутман, Брэндон; Стеффан, Шон; Полашок, Джеймс; Ворса, Николи; Салапа, Хуан (25 февраля 2014 г.). «Митохондриальный геном американской клюквы обнаруживает наличие механизма вставки селеноцистеина (тРНК-Sec и SECIS) в наземные растения». Джин . 536 (2): 336–343. дои : 10.1016/j.gene.2013.11.104 . ПМИД 24342657 .

[5] Самнер, Сара Э.; Маркли, Рэйчел Л.; Кириманджешвара, Гириш С. (ноябрь 2019 г.). «Роль селенопротеинов в бактериальном патогенезе» . Исследование биологических микроэлементов . 192 (1): 69–82. дои : 10.1007/s12011-019-01877-2 . ISSN 0163-4984 . ПМК 6801102 . ПМИД 31489516 .

[6] Гу, Синь; Гао, Чунь-ци (5 июля 2022 г.). «Новые горизонты селена в питании животных и функциональных продуктах» . Питание животных . 11 : 80–86. дои : 10.1016/j.aninu.2022.06.013 . ISSN 2405-6545 . ПМЦ 9464886 . ПМИД 36157130 .

[7] Эйвери, Дж. А. и Хоффманн, PR (2018). «Селен, селенопротеины и иммунитет» . Питательные вещества . 10 (9): 1203. дои : 10.3390/nu10091203 . ПМК 6163284 . ПМИД 30200430 .

[8] Могадасзаде, Бехзад; Беггс, Алан Х. (октябрь 2006 г.). «Селенопротеины и их влияние на здоровье человека через разнообразные физиологические пути» . Физиология . 21 (5): 307–315. дои : 10.1152/физиол.00021.2006 . ISSN 1548-9213 . ПМК 3372916 . ПМИД 16990451 .

[9] «SELENON/SEPN1, ригидная мышечная дистрофия позвоночника, RSMD» . лечениеcmd . Проверено 7 марта 2024 г.

[10] Г.В. Крюков; С. Кастеллано; С.В. Новоселов; А.В. Лобанов; О. Зехтаб; Р. Гиго и В.Н. Гладышев (2003). «Характеристика селенопротеомов млекопитающих» . Наука . 300 (5624): 1439–1443. Бибкод : 2003Sci...300.1439K . дои : 10.1126/science.1083516 . ПМИД 12775843 . S2CID 10363908 .

[11] Ривз, Массачусетс и Хоффманн, PR (2009). «Селенопротеом человека: последние взгляды на функции и регуляцию» . Cell Mol Life Sci . 66 (15): 2457–78. дои : 10.1007/s00018-009-0032-4 . ПМК 2866081 . ПМИД 19399585 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]