Selenoprotein - Selenoprotein
V molekulární biologii a selenoprotein je jakýkoli protein který zahrnuje a selenocystein (Sec, U, Se-Cys) aminokyselinový zbytek. Mezi funkčně charakterizované selenoproteiny patří pět glutathionperoxidázy (GPX) a tři thioredoxin reduktázy, (TrxR / TXNRD), které oba obsahují pouze jeden Sec.[1] Selenoprotein P je nejčastější selenoprotein nacházející se v plazmě. Je to neobvyklé, protože u lidí obsahuje 10 Sec zbytky, které jsou rozděleny do dvou domén, delší N-terminální doména, která obsahuje 1 Sec, a kratší C-terminální doména, která obsahuje 9 Sec. Čím delší N-koncová doména je pravděpodobně enzymatická doména, a kratší C-koncová doména je pravděpodobně prostředek bezpečného transportu velmi reaktivní domény selen atom v těle.[2][3]
Distribuce druhů
Selenoproteiny existují ve všech hlavních oblastech života, eukaryoty, bakterie a archaea. Mezi eukaryoty, selenoproteiny se zdají být běžné v zvířata, ale v jiných phyla-onech je vzácná nebo chybí v zelené barvě řasa Chlamydomonas, ale téměř žádný v jiných rostliny nebo v houby. Americká brusinka (Vaccinium macrocarpon Ait.) Je jediná známá suchozemská rostlina[když? ] vlastnit strojní zařízení pro výrobu sekvence selenocystein v jeho mitochondriální genom, i když jeho úroveň funkčnosti ještě není stanovena.[4] Mezi bakteriemi a archeami jsou selenoproteiny přítomny pouze v některých liniích, zatímco v mnoha jiných fylogenetických skupinách zcela chybí. Tato pozorování nedávno potvrdila analýza celého genomu, který ukazuje přítomnost nebo nepřítomnost genů selenoproteinu a doplňkových genů pro syntézu selenoproteinů v příslušném organismu.[Citace je zapotřebí ]
Typy
kromě selenocystein - obsahující selenoproteiny, existují také některé selenoproteiny známé z bakteriálních druhů, které mají selen vázán nekovalentně. Předpokládá se, že většina těchto proteinů obsahuje selenidový ligand k a molybdopterin kofaktor na jejich aktivních místech (např. nikotinát dehydrogenáza z Eubacterium barkeri nebo xanthin dehydrogenázy ). Selen je také specificky začleněn do modifikovaných bází některých tRNA (jako 2-seleno-5-methylaminomethyl-uridin).
Navíc selen se vyskytuje v proteinech jako nespecificky zabudovaný selenomethionin, který nahrazuje zbytky methioninu. Proteiny obsahující takové nespecificky zabudované selenomethioninové zbytky nejsou považovány za selenoproteiny. Avšak výměna všech methioniny pomocí selenomethioninů je široce používanou nejnovější technikou při řešení fázového problému při určování rentgenové krystalografické struktury mnoha proteinů (MAD-fázování ). Zatímco se zdá, že je výměna methioninů selenomethioniny tolerována (alespoň v bakteriálních buňkách), nespecifická inkorporace selenocysteinu místo cystein se zdá být vysoce toxický. To může být jedním z důvodů pro existenci poměrně komplikované cesty biosyntézy selenocysteinu a specifické inkorporace do selenoproteinů, která zamezuje výskytu volné aminokyseliny jako meziproduktu. I když je tedy selenoprotein obsahující selenocystein přijímán ve stravě a používán jako zdroj selenu, musí být aminokyselina degradována před syntetizací nového selenocysteinu pro začlenění do selenoproteinu.
Klinický význam
Selen je životně důležitá živina u zvířat, včetně lidí. U lidí bylo dosud pozorováno asi 25 různých seleno-proteinů obsahujících selenoproteiny buňky a tkáně.[5] Protože nedostatek selenu zbavuje buňku její schopnosti syntetizovat selenoproteiny, předpokládá se, že mnoho zdravotních účinků nízkého příjmu selenu je způsobeno nedostatkem jednoho nebo více specifických selenoproteinů. Tři selenoproteiny, TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) a Glutathionperoxidáza 4 (GPX4), se ukázaly být nezbytné v experimentech s knockoutem myší. Na druhé straně příliš mnoho selenu v potravě způsobuje toxické účinky a může vést k otrava selenem. Prahová hodnota mezi základními a toxickými koncentracemi tohoto prvku je poměrně úzká s faktorem v rozmezí 10–100.
Příklady
Mezi lidské selenoproteiny patří:
- Jodotyronindeodinázy 1-3: DIO1, DIO2, DIO3
- Glutathionperoxidázy: GPX1, GPX2, GPX3, GPX4, GPX6[6]
- Selenoproteiny: SelH (C11orf31 ), SelI (EPT1 ), SelK, SelM, SelN (SEPN1 ), SelO, SelP (SEPP1 ), SelR (MSRB1 ), SelS, SelT, SelV, SelW (SEPW1 ), Sel15[7]
- Selenofosfát syntetáza 2 (SEPHS2, SPS2)
- Thioredoxin reduktázy 1-3: TXNRD1, TXNRD2, TXNRD3
Viz také
Reference
- ^ Hatfield DL; Gladyshev VN (červen 2002). „Jak selen změnil naše chápání genetického kódu“. Mol. Buňka. Biol. 22 (11): 3565–76. doi:10.1128 / MCB.22.11.3565-3576.2002. PMC 133838. PMID 11997494.
- ^ Burk RF; Hill KE (2005). „Selenoprotein P: extracelulární protein s jedinečnými fyzikálními vlastnostmi a rolí v homeostáze selenu“. Annu Rev Nutr. 25: 215–235. doi:10.1146 / annurev.nutr.24.012003.132120. PMID 16011466.
- ^ Burk RF; Hill KE (2009). "Selenoproteinová exprese, funkce a role u savců". Biochim Biophys Acta. 1790 (11): 1441–1447. doi:10.1016 / j.bbagen.2009.03.026. PMC 2763998. PMID 19345254.
- ^ Fajardo, Diego; Schlautman, Brandon; Steffan, Shawn; Polashock, James; Vorsa, Nicholi; Zalapa, Juan (2014-02-25). „Americký brusinkový mitochondriální genom odhaluje přítomnost inzertního aparátu selenocysteinu (tRNA-Sec a SECIS) v suchozemských rostlinách.“ Gen. 536 (2): 336–343. doi:10.1016 / j.gene.2013.11.104. PMID 24342657.
- ^ Avery, JA & Hoffmann, PR (2018). „Selen, selenoproteiny a imunita“. Živiny. 10 (9): 1203. doi:10,3390 / nu10091203. PMC 6163284. PMID 30200430.
- ^ G. V. Kryukov; S. Castellano; S. V. Novoselov; A. V. Lobanov; O. Zehtab; R. Guigó a V. N. Gladyshev (2003). „Charakterizace selenoproteomů savců“. Věda. 300 (5624): 1439–1443. doi:10.1126 / science.1083516. PMID 12775843.
- ^ Reeves, MA & Hoffmann, PR (2009). „Lidský selenoproteom: nedávné poznatky o funkcích a regulaci“. Cell Mol Life Sci. 66 (15): 2457–78. doi:10.1007 / s00018-009-0032-4. PMC 2866081. PMID 19399585.
Další čtení
- G. V. Kryukov; S. Castellano; S. V. Novoselov; A. V. Lobanov; O. Zehtab; R. Guigó a V. N. Gladyshev (2003). „Charakterizace selenoproteomů savců“. Věda. 300 (5624): 1439–1443. doi:10.1126 / science.1083516. PMID 12775843.
- Gregory V. Kryukov & Vadim N. Gladyshev (2004). „Prokaryotický selenoproteom“. EMBO Rep. 5 (5): 538–543. doi:10.1038 / sj.embor.7400126. PMC 1299047. PMID 15105824.
- Matilde Maiorino; Valentina Boselloa; Fulvio Ursinia; Carlo Forestab; Andrea Garollab; Margherita Scapina; Helena Sztajerc a Leopold Flohé (2003). „Genetické variace gpx-4 a mužské neplodnosti u lidí“. Biol Reprod. 68 (4): 1134–1141. doi:10.1095 / biolreprod.102.007500. PMID 12606444.
- David Fenyö & Ronald C. Beavis (2015). „Selenocystein: Proč jsi?“. J Proteome Res. 15 (2): 677–678. doi:10.1021 / acs.jproteome.5b01028. PMID 26680273.