Selenoproteína

En bioloxía molecular denomínase selenoproteína a unha proteína que contén un ou máis residuos do aminoácido especial selenocisteína (Se-Cys). Entre as selenoproteínas caracterizadas funcionalmente hai cinco glutatión peroxidases (GPX) e tres tiorredoxina redutases, (TrxR/TXNRD), todas as cales conteñen só un residuo de selenocisteína.^[1] A selenoproteína máis común no plasma é a selenoproteína P. É rara porque nos humanos contén 10 residuos de selenocisteína, que se reparten en dous dominios, un dominio N-terminal máis longo que contén só unha selenocisteína, e un dominio C-terminal máis curto, que contén 9 selenocisteínas. O dominio N-terminal longo é probablemente un dominio encimático, e o dominio C-terminal curto serve probablemente como un medio de transportar polo corpo os reactivos átomos de selenio.^[2][3]

A glutatión peroxidase 1 é un exemplo de selenoproteína humana codificada polo xene GPX1 do cromosoma 3.

O aminoácido selenocisteína destas proteínas non está codificado directamente no código xenético, senón que o codón de terminación UGA, que normalmente non codifica ningún aminoácido e marca o fin da síntese proteica, é traducido como selenocisteína se no ARNm que se está a traducir hai unha secuencia chamada elemento SECIS. Os ARNm das selenoproteínas sempre levan este elemento.

Distribución nas especies

As selenoproteínas existen en todas os dominios de seres vivos: eucariotas, bacterias e arqueas. Entre os eucariotas, as selenoproteínas son comúns nos animais, pero son raras ou están ausentes nos filos doutros reinos (identificouse unha na alga verde Chlamydomonas, pero non se atopou ningunha nas plantas ou nos fungos). Entre as bacterias e as arqueas, as selenoproteínas están só presentes nalgúns grupos. Estas observacións foron confirmadas recentemente por análises de xenomas completos, que mostraron a presenza ou ausencia de xenes de selenoproteínas e xenes accesorios para a síntese de selenoproteínas en cada organismo.

Tipos

Xunto con estas selenoproteínas que conteñen selenocisteína formando parte da súa estrutura primaria (secuencia de aminoácidos), hai tamén algunhas selenoproteínas en certras especies bacterianas que teñen selenio, pero non unido covalentemente. Pénsase que a maioría destas proteínas conteñen un ligando selenuro para un cofactor molibdopterina nos seus sitios activos (por exemplo, a nicotinato deshidroxenase de Eubacterium barkeri, ou as xantina deshidroxenases). O selenio incorpórase tamén especificamente a bases nitroxenadas modificadas dalgúns ARNts (como a 2-seleno-5-metilaminometil-uridina).

Ademais, o selenio aparece en proteínas en forma de selenometionina incorporada inespecificamente, que substitúe na molécula residuos de metionina. As proteínas que conteñen ditas selenometioninas incorporadas inespecificamente non son consideradas selenoproteínas. Porén, a substitución de todas as metioninas por selenometioninas é unha técnica recente amplamente utilizada durante a determinación da estrutura cristalográfica por raios X de moitas proteínas. Aínda que o troco de metioninas por selenometioninas parece ser ben tolerado pola célula (polo menos en bacrterias), a incorporación inespecífica de selenocisteína en lugar de cisteína parece ter unha gran toxicidade. Esta pode ser unha razón de que a vía de biosíntese de selenocisteína sexa bastante complicada e da súa incorporación específica nas selenoproteínas, que evita que se forme selenocisteína como aminoácido libre intermediario. Así, mesmo se consumimos na dieta selenoproteínas que conteñen selenocisteína e usámolas como fonte de selenio, o aminoácido debe ser degradado antes de sintetizar unha nova selenocisteína para incorporala ás novas selenoproteínas. A selenocisteína fórmase en ARNt especiais que levan serina, e neles a serina é transformada en selenocisteína, polo que non se forma selenocisteína libre.

Importancia clínica

O selenio é un nutriente vital para os animais, incluído o home. Ata agora nos humanos descubríronse 25 selenoproteínas que conteñen selenocisteína. Como a falta de selenio impide que a célula poida sintetizar selenoproteínas, crese que a escasa inxestión de selenio causa moitos efectos na nosa saúde. En concreto, tres selenoproteínas, TR1, TR3 e GPx4, mostraron ser esenciais en experimentos con ratos knockout. Por outra parte, demasiado selenio na dieta ten efectos tóxicos e orixina envelenamento por selenio. O limiar entre as concentracións esenciais e tóxicas deste elemento é bastante estreito, xa que o factor vai de 10-100.

Exemplos

Entre as selenoproteínas humanas están:

• Iodotironina deiodinases 1-3: DIO1, DIO2, DIO3
• Glutatión peroxidases: GPX1, GPX2, GPX3, GPX4, GPX6 ^[4]
• Selenoproteinas: SelH, SelI, SelK, SelM, SelN, SelO, SelP, SelR, SelS, SelT, SelV, SelW, Sel15 ^[5]
• Selenofosfato sintetase 2 (SPS2)
• Tiorredoxina redutases 1-3: TXNRD1, TXNRD2, TXNRD3.