E.dispar
La Maquinaria de transcripción de las selenoproteínas
El proceso...
Síntesis de la selenocisteína
El 21º aminoácido, Selenocisteína, no se encuentra como tal en las células, por ello, el primer paso de la síntesis de una selenoproteína es la obtención del elemento más importante, la selenocisteína.
En primer lugar, para la síntesis de un amioacil-tRNA hace falta unir el aminoácido con su tRNA correspondiente, sin embargo, no hay enzimas que catalicen este proceso para la selenocisteína y su tRNA. En el caso de este aminoácido, proceso empieza con la unión de serina y el tRNA de selenocisteína (tRNASec), reacción catalizada por seryl-tRNA sytnthetase .
A continuación, hace falta sustituir la serina por una selenocisteína. Para dicho cometido es necesaria la enzima Selenocysteine Synthase , sólo presente en bacterias. En eucariotas y archaea se encontró la proteína phosphoseryl-tRNASec Kinase (PSTK) que fosforilará la Serina que será sustituida por selenocisteína. Hay debate en este aspecto ya que existe una proteína, SLA/LP, implicada en el metabolismo de las selenoproteínas que parece tener homología de seqüencia y quizá de función con Selenocysteine Synthase . SecP43 y SPS1 pueden tener, en estos últimos pasos descritos, el papel de facilitador SLA/LP, localizándola y protegiéndola.
Incorporación de la selenocisteína a la selenoproteína.
En cuanto hay la selenocisteína, lo siguiente es su incorporación en la selenoproteína. Los elementos comunes en todos los reinos para este proceso son dos, uno de ellos, elemento en cis es llamado SECIS (Selenocystein insertion sequence) y el otro, en trans un factor de elongación específico para selenoproteínas, EFSec .
En el caso de las bacterias, el elemento SECIS se encuentra dentro del open reading frame. El factor de elongación (también llamado SelB en bacterias) se une por su extremo N-terminal al selenocystein-tRNASec y es transportado al locus A del ribosoma para insertar la selenocisteina correspondiente al codón UGA.
En el caso de los eucariotas, el elemento SECIS se encuentra fuera del open reading frame. El factor de elongación ( eEFSec ) se une también al selenocystein-tRNASec y ejerce la misma función que en bacterias. Sin embargo, el otro extremo de eEFSec está unido a SBP2, no directamente al SECIS como en bacterias.
En el reino Archaea, el proceso es el mismo que en eucariotas pero el elemento SECIS es ligeramente distinto.
Hay varias proteínas que facilitan este proceso de acercamiento del ribosoma e introducción del selenocisteil-tRNA en el locus A del mismo. SBP2 es una de las más importantes auque sólo se ha encontrado en humano y ratón. También L30 , que sólo se ha encontrado en eucariotas y Archaea.
¿Cómo sabe el ribosoma que ciertos codones UGA no són codones de terminación?
Recientemente, dos grupos han llegado a distintas teorías de cómo, el ribosoma, no identifica el codón UGA como señal de terminación sino como un codón que codifica para selenocisteína. A continuación se expondrán las dos teorías resumidamente.
- Según uno de los grupos, hay algunos ribosomas que llevan consigo unido SBP2, están predeterminados para la síntesis de selenoproteínas. La SBP2 , aprovecha que el ribosoma está parado en el codón UGA para interaccionar con SECIS, facilitando así el plegamiento de SECIS cerca del codón UGA. Este proceso, produce un cambio conformacional al locus A del ribosoma, perimitiendo así la entrada del selenocisteil-tRNASec EFSec . Entonces, la proteína ribosomal L30 se une a SECIS provocando la separación de SBP2 –SECIS para que el primero vuelva a su lugar en el ribosoma.
- Según el otro grupo, SBP2 se une al elemento SECIS y recluta el complejo selenocisteil-tRNASec EFSec . Cuando el ribosoma se acerca, la proteína ribosomal L30 toma el sitio de SBP2 . Este proceso implica un movimiento del elemento SECIS que produce la liberación de selenocisteil-tRNASec que se dirigirá al locus A del ribosoma y la hidrólisis de GTP del EFSec .
Las proteinas implicadas
Phosphoseryl-tRNASec Kinase
Este enzima es el encargado de fosforilar una Serina unida al tRNA de Selenocisteína, es decir, el tRNA que tiene el codón AUC, contrario a UGA, el cual codifica para Selenocisteína. Para catalizar esta reacción, es necesario ATP y magnesio.
Sec Synthase
Esta proteína está codificada por el gen SelA, es una selenoproteína. SecS, una enzima piridoxal dependiente de fosfato defosforila la serina previamente fosforilada (fosfoseril-tRNASec) y a continuación le transfiere monoselenofosfato al tRNA para formar selenocisteil-tRNASec.
SecP43
Selenophosphate Synthetase
El selenio de la dieta hace falta transformarlo a monoselenofosfato para que sea activo y se pueda transferir al seril-tRNASec. Para ello hace falta esta enzima, la selenofosfato sintetasa. En el caso de las bacterias, la SPS esta codificada por el gen SelD y genera monoselenofosfato con selenio y ATP. En los eucariotas existen dos proteínas homólogas a SPS de bacterias, la SPS1 y la SPS2. Parece que SPS2 es la importante en la generación de monoselenofosfato y que SPS1 genera un nivel basal de selenofosfato para que SPS2 pueda actuar adecuadamente.
EFSec
En el paso de incorporación de selnocisteína en la síntesis de selenoproteínas, hace falta un factor de elongación concreto que es distinto en procariotas que en eucariotas aunque en ambos casos se trata de una proteína de unión al RNA dependiente de GTP.
- Procariotas (EFSec o SELB): su dominio N-terminal es el que ejecuta la función de factor de elongación que une específicamente selenocysteyl-tRNASec, el dominio C-terminal es un dominio de unión al elemento SECIS. Su función es la siguiente: sitúa la selenocysteyl-tRNASec al locus A del ribosoma, a continuación se separa del elemento SECIS y del ribosoma para volver a empezar de nuevo
- Eucariotas (eEFSec): al igual que en procariotas existe un dominio N-terminal que se une a selenocysteyl-tRNASec, pero no se une a SECIS directamente sino que se une a SBP2 (SECIS Binding Protein 2) en cuanto hay selenocysteyl-tRNASec.
SBP2
Favorece la incorporación de selenocisteína porque se une a SECIS reclutando el complejo eEFSec—selenocysteyl-tRNASec y uniendo también el ribosoma. [el estado redox de SBP2 regula su localización subcelular y la unión de selenocisteía en selenoproteínas, por lo tanto, con estrés oxidativo puede verse afectada la síntesis de selenoproteínas.
L30
L30 es una proteína ribosómica que se une al mismo sitio que SBP2 en cuanto hay mucho magnesio ya que este produce un cambio conformacional en SECIS que aumenta la afinidad por L30 y la disminuye por SBP2. La separación de SBP2, conduce selenocysteyl-tRNASec al loculs A del ribosoma. Este hecho también estimula la hidrólisis de GTP del eEFSec de modo que éste deja de actuar y se prepara para introducir nuevas selenocisteínas.
Nucleoline
No se conoce muy bien la funcion de nucleonia. Parece que interacciona con todos los elementos SECIS (sin mostrar preferencias por ninguno en concreto). También puede que tenga un papel en la translación o transporte de selenocisteína.
