Contact

Introducció

Les Selenoproteïnes

El seleni és un metall poc abundant que constitueix un element traça i un nutrient essencial per la majoria dels éssers vius. Donada la seva participació en vies metabòliques importants, tant la seva deficiència com l’excés tenen repercussions negatives en la viabilitat dels organismes. El dèficit de seleni pot produir alteracions com la Malaltia de Keshan, que provoca necrosi miocàrdica, mentre que el l’excés d’aquest element traça resulta tòxic per l’organisme. La major part dels metalls que interactuen amb les proteïnes ho fan en forma de cofactors, tanmateix, el seleni pot ser incorporat a la cadena aminoacídica i formar part dels aminoàcids.

La selenocisteïna s’ha establert com l’aminoàcid número 21 i és la forma biològica majoritària de l’element seleni. Aquest aminoàcid és homòleg a la cisteïna, amb qui comparteix els principals trets estructurals, amb la diferència que els grups SH han estat substituïts per grups SeH. El conjunt de proteïnes que incorporen selenocisteïna a la seva cadena polipeptídica rep el nom de selenoproteïnes.

Actualment s’han identificat més de 30 famílies de selenoproteïnes diferents en tots tres regnes d’éssers vius i la seva presència varia molt en funció de l’espècie. Fins al moment, s’han descrit prop de 30 selenoproteïnes en peixos, unes 25 en humans i 3 en Droshophila.

Biosíntesi

La síntesi de selenoproteïnes és un procés força conservat evolutivament, tot i que s’han trobat diferències importants pel que fa al mecanisme de síntesi entre procariotes, eucariotes i arquees.

L’aminoàcid selenocisteïna està codificat pel codó UGA (TGA), que pràcticament sempre correspon a un codó de parada de la traducció, tot i que de vegades pot succeir una recodificació d’aquest codó, fent que s’incorpori una selenocisteïna. El mecanisme biològic implicat en aquest procés està mediat per l’element cis selenocystein insertion sequence o SECIS, una estructura secundària característica en el mRNA que està altament conservada. En eucariotes i arquees es troba a l’extrem 3’-UTR i en bacteris el trobem inmediatament downstream del codó UGA. L’element SECIS conté una seqüència consens indispensable per la incorporació de la selenocisteïna, que funciona reclutant la maquinària de transcripció específica per selenoproteïnes.

La SECI Binding Protein 2 (SBP2) s’uneix a l’element SECIS i recluta el complex eEFSec-selenocisteil-tRNA^Sec per promoure la incorporació de la selenocisteïna. L’eEFSec és un factor d’elongació que proporciona el selenocisteil-tRNA^Sec al lloc A del ribosoma i el tRNA^Sec és el tRNA que s'uneix al codó UGA i porta la selenocisteïna fins al ribosoma. Aquest RNA de transferència porta una serina incorporada que, posteriorment, patirà una catalització enzimàtica i serà substituïda per una selenocisteïna.

A més d’aquests tres elements en trans i la l’element en cis SECIS, és necessària la participació dels factors implicats en la síntesi de l’aminoàcid de selenocisteïna: SPS1, SPS2, SLA/LP, Sec43p y PSTK, on l’SPS2 és el donador actiu de seleni.

Tornar a dalt

Funció

Les propietats químiques del seleni determinen les funcions fisiològiques de les proteïnes que incorporen aquest element.

En general es tracta d’enzims amb activitat catabòlica o implicats en reaccions redox, pel que tenen un paper important en tots els processos antioxidants, com la neutralització de radicals lliures, el manteniment de l’equilibri redox intracel·lular i la reversió de l’estat oxidat de lípids o aminoàcids com la metionina. Proteïnes com la Glutatió peroxidasa i la Tioredoxina reductasa realitzen funcions antioxidants.

Per altra banda, també existeixen selenoproteïnes que participen en la mateixa síntesi de les selenocisteïnes o en la activació i inactivació de l’hormona tiroidea, com és el cas de les Deiodinases.

Estudis recents indiquen que algunes selenoproteïnes podrien exercir funcions quimiopreventives en estar relacionades amb els processos cancerosos.

Tornar a dalt

Família TR

La família de selenoproteïnes que ens ha sigut adjudicada és la Thioredoxin reductase o TrxR. Aquestes pertanyen a la família de les flavoproteïnes Pyridine nucleotide-disulphide oxidoreductases i presenten una seqüència d'identitat que inclou un domini catalític conservat, implicat en les reaccions d'oxido-reducció reversibles, que es troba present també a les Glutathione reductases: -Cys-Val-Asn-Val-Gly-Cys-.

Les proteïnes d'aquesta família contenen un segon lloc d'activitat redox a l'extrem C-terminal que és absent en les GR: -Cys-SeCys- (on SeCys és la selenocisteïna). Aquestes dues famílies de proteïnes presenten un elevat grau d'homologia, fet que pot portar a confusions alhora de cercar TR als genomes dels protistes.

La seva principal funció és la reducció depenent de NADPH de les proteïnes Thioredoxins en estat oxidat.

Thioredoxin reductase Thioredoxin-S2 + NADPH + H⁺ --> thioredoxin-(SH)2 + NADP⁺

Els electrons són trasnferits al NADPH a través del FAD al domini actiu disulfídric de la TrxR, que al seu torn, reduiran el substrat diana.

Les TR tenen una gran importància en molts aspectes de la funció cel·lular, ja que estan implicades en la protecció contra l'estrès oxidatiu, el creixement cel·lular i la recuperació de la forma reduïda de molts compostos, a partir del seu estat oxidat, com per exemple, el reciclatge de l'àcid lipoic o la proteïna supressora de tumors p53.

En eucariotes superiors i algunes plantes, aquestes proteïnes presenten l’aminoàcid de selenocisteïna, mentre que en procariotes, arquees i la major part de plantes presenten l’homòleg en cisteïna, resultat d’una evolució independent de l’anterior.

Investigacions recents indiquen que la inhibició de la TR mitjançant l'administració de fàrmacs pot portar a nous tractaments de malalties humanes com el càncer, la SIDA o trastorns autoinmunes.

En mamífers s’han identificat tres versions d’aquestes selenoproteïnes: TR1, TR2 i TR3. TR1 va ser la primera variant identificada i es tracta d'una proteïna citosòlica. TR2 té localització mitocondrial i participa en la protecció de la cèl·lula davant l'estrès oxidatiu mediat per les mitocòndries. Recentment, ha sigut caracteritzada la TR3, de la que encara queden aspectes per determinar.

Tornar a dalt