Селенопротеин - Selenoprotein

В молекулярной биологии селенопротеин есть ли белок это включает селеноцистеин (Sec, U, Se-Cys) аминокислотный остаток. Среди функционально охарактеризованных селенопротеинов пять глутатионпероксидазы (GPX) и три тиоредоксинредуктазы, (TrxR / TXNRD), которые оба содержат только одну сек.[1] Селенопротеин Р является наиболее распространенным селенопротеином, обнаруживаемым в плазме. Это необычно, потому что для 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 селен атом по всему телу.[2][3]

Распространение видов

Селенопротеины существуют во всех основных сферах жизни, эукариоты, бактерии и археи. Среди эукариоты, селенопротеины часто встречаются в животные, но редко или отсутствует в других типах -он был идентифицирован в зеленом водоросль Хламидомонада, но почти нет в других растения или в грибы. Клюква американская (Макрокарпон вакцины Айт.) - единственный известный наземный завод[когда? ] владеть оборудованием на уровне последовательности для производства селеноцистеин в его митохондриальный геном, хотя его уровень функциональности еще не определен.[4] Среди бактерий и архей селенопротеины присутствуют только в некоторых линиях, в то время как они полностью отсутствуют во многих других филогенетических группах. Эти наблюдения были недавно подтверждены анализ всего генома, который показывает наличие или отсутствие генов селенопротеинов и дополнительных генов для синтеза селенопротеинов в соответствующем организме.[нужна цитата ]

Типы

Кроме селеноцистеин -содержащих селенопротеинов, есть также некоторые селенопротеины, известные из видов бактерий, которые имеют селен связаны нековалентно. Считается, что большинство этих белков содержат селенидный лиганд молибдоптерин кофактор на их активных сайтах (например, никотинатдегидрогеназа из Eubacterium barkeri, или же ксантиндегидрогеназы ). Селен также специально включен в модифицированные основы некоторых тРНК (как 2-селено-5-метиламинометилуридин).

Кроме того, селен содержится в белках в виде неспецифического включения. селенометионин, который заменяет остатки метионина. Белки, содержащие такие неспецифически включенные остатки селенометионина, не считаются селенопротеинами. Однако замена всех метионины селенометионинами - это широко используемый в последнее время метод решения фазовой проблемы при определении рентгеновской кристаллографической структуры многих белков (MAD-фазировка ). Хотя замена метионинов селенометионинами, по-видимому, допустима (по крайней мере, в бактериальных клетках), неспецифическое включение селеноцистеина вместо цистеин кажется очень токсичным. Это может быть одной из причин существования довольно сложного пути биосинтеза селеноцистеина и его специфического включения в селенопротеины, что позволяет избежать появления свободной аминокислоты в качестве промежуточной. Таким образом, даже если селенопротеин, содержащий селеноцистеин, попадает в рацион и используется в качестве источника селена, аминокислота должна быть расщеплена перед синтезом нового селеноцистеина для включения в селенопротеин.

Клиническое значение

Селен является жизненно важным питательным веществом для животных, включая человека. Около 25 различных селеноцистеин-содержащих селенопротеинов были обнаружены у человека. клетки и ткани.[5] Поскольку недостаток селена лишает клетку ее способности синтезировать селенопротеины, считается, что многие последствия низкого потребления селена для здоровья вызваны отсутствием одного или нескольких конкретных селенопротеинов. Три селенопротеина, TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) и Глутатионпероксидаза 4 (GPX4), как было показано, необходимы в экспериментах с нокаутом мышей. С другой стороны, слишком много диетического селена вызывает токсические эффекты и может привести к отравление селеном. Порог между существенными и токсичными концентрациями этого элемента довольно узкий и находится в диапазоне 10-100.

Примеры

Селенопротеины человека включают:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Hatfield DL; 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. ЧВК  133838. PMID  11997494.
  2. ^ 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. Дои:10.1146 / annurev.nutr.24.012003.132120. PMID  16011466.
  3. ^ Бурк РФ; Хилл К.Э. (2009). «Экспрессия, функции и роли селенопротеина Р у млекопитающих». Biochim Biophys Acta. 1790 (11): 1441–1447. Дои:10.1016 / j.bbagen.2009.03.026. ЧВК  2763998. PMID  19345254.
  4. ^ 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)». Ген. 536 (2): 336–343. Дои:10.1016 / j.gene.2013.11.104. PMID  24342657.
  5. ^ Эйвери, Дж. А. и Хоффманн, PR (2018). «Селен, селенопротеины и иммунитет». Питательные вещества. 10 (9): 1203. Дои:10.3390 / nu10091203. ЧВК  6163284. PMID  30200430.
  6. ^ 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. Дои:10.1126 / science.1083516. PMID  12775843.
  7. ^ Ривз, Массачусетс, и Хоффманн, PR (2009). «Селенопротеом человека: недавнее понимание функций и регуляции». Cell Mol Life Sci. 66 (15): 2457–78. Дои:10.1007 / s00018-009-0032-4. ЧВК  2866081. PMID  19399585.

дальнейшее чтение