Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Молекулалық биологияда селенопротеин – селеноцистеин (Sec, U, Se Cys) аминоқышқылы қалдықтарын қамтитын кез келген ақуыз. Функционалды сипатталған селенопротеиндердің ішінде бес глутатион пероксидазасы (GPX) және үш тиоредоксин редуктазасы (TrxR/TXNRD) бар, олардың екеуінде де тек бір Sec болады. Селенпротеин P – плазмада ең көп кездесетін селенопротеин. Адамда 10 Sec қалдығы бар болғандықтан, ол ерекшеленеді, бұл қалдықтар екі доменге бөлінеді: ұзын N-терминалды доменде 1 Sec, ал қысқа C-терминалды доменде 9 Sec болады. Ұзын N-терминалды домен, әдетте, ферменттік домен болып табылады, ал қысқа C-терминалды домен өте реактивті селен атомын организмде қауіпсіз түрде тасымалдауға арналған құрал болып саналады.
In molecular biology a selenoprotein is any protein that includes a selenocysteine (Sec, U, Se Cys) amino acid residue. Among functionally characterized selenoproteins are five glutathione peroxidases (GPX) and three thioredoxin reductases, (TrxR/TXNRD) which both contain only one Sec. Selenoprotein P is the most common selenoprotein found in the plasma. It is unusual because in humans it contains 10 Sec residues, which are split into two domains, a longer N terminal domain that contains 1 Sec, and a shorter C terminal domain that contains 9 Sec. The longer N terminal domain is likely an enzymatic domain, and the shorter C terminal domain is likely a means of safely transporting the very reactive selenium atom throughout the body.
Түрлердің таралуы
Селенопротеиндер тіршіліктің барлық негізгі домендерінде – эукариоттарда, бактерияларда және археяларда кездеседі. Эукариоттардың арасында селенопротеиндер жануарларда кең таралған, ал басқа топтарда сирек немесе жоқ. Жасыл балдырдың бір түрі – Хламидомонадада анықталған, бірақ басқа өсімдіктер мен саңырауқұлақтарда дерлік кездеспейді. Америкалық жусанжемісі (Vaccinium macrocarpon Ait.) – митохондриялық геномында селеноцистеин өндіруге қабілетті тізбектік механизмге ие жалғыз құрлықтағы өсімдік, бірақ оның функционалдық деңгейі әлі анықталған жоқ. Бактериялар мен археялардың арасында селенопротеиндер тек кейбір туыстарда ғана кездеседі, ал көптеген басқа филогенетикалық топтарда мүлдем жоқ. Бұл байқаулар жақында геномдық толық талдау арқылы расталды, ол тиісті организмдерде селенопротеин гендерінің және селенопротеиндер синтезіне қатысатын қосымша гендердің болуын немесе болмауын көрсетті.
Selenoproteins exist in all major domains of life, eukaryotes, bacteria and archaea. Among eukaryotes, selenoproteins appear to be common in animals, but rare or absent in other phyla—one has been identified in the green alga Chlamydomonas, but almost none in other plants or in fungi. The American cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) is the only land plant known to possess sequence level machinery for producing selenocysteine in its mitochondrial genome, although its level of functionality is not yet determined. Among bacteria and archaea, selenoproteins are only present in some lineages, while they are completely absent in many other phylogenetic groups. These observations have recently been confirmed by whole genome analysis, which shows the presence or absence of selenoprotein genes and accessory genes for the synthesis of selenoproteins in the respective organism.
Түрлері
Селеноцистеин құрамындағы селенопротеиндерден басқа, бактерия түрлерінен белгілі селенопротеиндер де бар, олар селенмен ковалентті емес байланыста болады. Бұл белоктардың көпшілігі белсенді орындарында молибдоптерин кофакторына селенид лигандының байланысқандығын қамтиды деп есептеледі (мысалы, Eubacterium barkeri нікотинат дегидрогеназасы немесе ксантин дегидрогеназалары). Селен сонымен қатар кейбір тРНК-лардың өзгертілген негіздеріне (2-селено-5-метиламинометилуридин түрінде) арнайы енгізіледі. Сонымен қатар, селен белоктарда метионин қалдықтарын алмастыратын, арнайы емес селенметионин түрінде кездеседі. Мұндай арнайы емес селенметионин қалдықтарын қамтитын ақуыздар селенопротеиндер деп есептелмейді. Дегенмен, барлық метиониндерді селенометиониндерге ауыстыру көптеген белоктардың рентгендік кристаллографиялық құрылымын анықтау кезінде фазалық мәселені шешуде кеңінен қолданылатын, жаңа тәсіл болып табылады (MAD фазалау). Метиониндерді селенометиониндерге алмастыру мүмкіншілігі бар (кем дегенде бактериялық жасушаларда), бірақ цистеиннің орнына селеноцистеиннің арнайы емес енгізілуі өте улы болып көрінеді. Бұл селеноцистеиннің биосинтезінің және селенопротеиндерге арнайы енгізілудің күрделі жолының болуының себебі болуы мүмкін, ол еркін аминқышқылының аралық зат ретінде пайда болуын болдырмайды. Осылайша, селеноцистеин құрамындағы селенопротеин тамақпен қабылданып, селен көзі ретінде қолданылған жағдайда да, аминқышқылы селенопротеинге енгізілу үшін жаңа селеноцистеин синтездеуден бұрын ыдырауы керек.
Besides the selenocysteine containing selenoproteins, there are also some selenoproteins known from bacterial species, which have selenium bound noncovalently. Most of these proteins are thought to contain a selenide ligand to a molybdopterin cofactor at their active sites (e. g. nicotinate dehydrogenase of Eubacterium barkeri, or xanthine dehydrogenases). Selenium is also specifically incorporated into modified bases of some tRNAs (as 2 seleno 5 methylaminomethyl uridine). In addition, selenium occurs in proteins as unspecifically incorporated selenomethionine, which replaces methionine residues. Proteins containing such unspecifically incorporated selenomethionine residues are not regarded as selenoproteins. However, replacement of all methionines by selenomethionines is a widely used, recent technique in solving the phase problem during X ray crystallographic structure determination of many proteins (MAD phasing). While the exchange of methionines by selenomethionines appears to be tolerated (at least in bacterial cells), unspecific incorporation of selenocysteine in lieu of cysteine seems to be highly toxic. This may be one reason for the existence of a rather complicated pathway of selenocysteine biosynthesis and specific incorporation into selenoproteins, which avoids the occurrence of the free amino acid as intermediate. Thus, even if a selenocysteine containing selenoprotein is taken up in the diet and used as selenium source, the amino acid must be degraded prior to synthesising a new selenocysteine for incorporation into a selenoprotein.
Клиникалық маңызы
Селен – жануарлар, соның ішінде адамдар үшін өте қажетті қоректік зат. Қазірге дейін адам жасушалары мен тіндерінде 25 түрлі селеноцистеин қосқан селенопротеиндер анықталды. Селеннің жетіспеуі жасушаның селенопротеиндерді синтездеу мүмкіндігінен айырады, сондықтан селенді аз мөлшерде қабылдаудың көптеген денсаулыққа зиянды әсерлері бір немесе бірнеше нақты селенопротеиннің жетіспеуінен туындайды деп саналады. Тәжірибелерде үш селенопротеин – TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) және глутатион пероксидаза 4 (GPX4) егеуқұйрықтардағы (mouse) нокаут эксперименттерінде маңызды екені көрсетілді. Екінші жағынан, селенді тым көп мөлшерде тамақпен қабылдау уытты әсерлерге алып келіп, селенмен улануға себеп болуы мүмкін. Бұл элементтің қажетті және уытты концентрациялары арасындағы айырма өте тар, шамамен 10-100 аралығында. Адамдардағы селенопротеин N (SELENON, бұрын SEPN1) мутациялары SELENON-мен байланысты миопатия деп аталатын туа біткен бұлшықет дистрофиясының бір түрін тудырады.
Selenium is a vital nutrient in animals, including humans. About 25 different selenocysteine containing selenoproteins have so far been observed in human cells and tissues. Since lack of selenium deprives the cell of its ability to synthesize selenoproteins, many health effects of low selenium intake are believed to be caused by the lack of one or more specific selenoproteins. Three selenoproteins, TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) and glutathione peroxidase 4 (GPX4), have been shown to be essential in mouse knockout experiments. On the other hand, too much dietary selenium causes toxic effects and can lead to selenium poisoning. The threshold between essential and toxic concentrations of this element is rather narrow with a factor in the range of 10 100. Mutations in Selenoprotein N (SELENON, formerly SEPN1) in humans cause a subtype of congenital muscular dystrophy known as SELENON related myopathy.