en protistes
Les selenoproteïnes són proteïnes que incorporen selenocisteïna (Sec), l’aminoàcid 21, a la seva estructura primària. L’estructura de la selenocisteïna és com la de la cisteïna però l’àtom de sofre és substituït per un de seleni. El seleni i el sofre tenen reactivitats molt semblants.
Figura 1. Cisteïna i Selenocisteïna
El seleni (Se) és un element essencial per a molts organismes tant procariotes com eucariotes. Forma part de diverses vies metabòliques principals, incloent el metabolisme tiroideu, sistemes antioxidants i sistema immunitari. Els problemes associats al dèficit de seleni són conseqüència de l'expressió subòptima d'un o més dels enzims amb contingut de seleni. Aquests dèficits poden contribuir en problemes de salut causats per estrès oxidatiu i infeccions. Per altra banda, un excés de seleni és tòxic. Tot i això, actualment hi ha projectes que estudien l’efecte protector que pot tenir un suplement de seleni sobre algunes formes de càncer. També s’hipotetitza que podria augmentar la fertilitat masculina, baixar la mortalitat per malalties cardiovasculars i regular mediadors inflamatoris a l'asma.[1][2]
El seleni exerceix les seves funcions biològiques bàsicament mitjançant selenoproteïnes. En aquestes proteïnes, l’aminoàcid Sec forma part del centre actiu. Per a la majoria de selenoproteïnes existeixen homòlegs amb cisteïna, però estudis comparatius demostren que les variants amb Sec són més bones catalitzadores en un rang més ampli de pH degut al baix pKa i la forta nucleofilicitat de Sec.
Les selenoproteïnes són presents en els tres dominis de la vida: archea, bacteris i eucariotes; però el contingut de selenoproteïnes (selenoproteoma) en els diferents organismes és molt variable i alguns organismes no tenen selenoproteïnes, tot i els avantatges que sembla representar.[3]
No hi ha cap codó que codifiqui per Sec, per tant, la selenocisteïna ha estat inserida en polipèptids per una recodificació del codó UGA, un codó STOP. És el primer cas en què un codó en una mateixa espècie té dos significats.
1. Síntesi de l’aminoàcid selenocisteïna:
Durant la biosíntesi de selenoproteïnes, tRNAs únics que tenen codons complementaris UCA són aminoacilats amb serina formant el seril-tRNA. Aquest tRNA pot ser fosforilat per la fosfoseril tRNA quinasa (PSTK). Paral·lelament, l’enzim selenofosfat sintetasa (Sps2 en eucariotes) sintetitza el monoselenofosfat a partir de seleni ingerit per la dieta, que serà el donador de Se. Seguidament es transfereix del selenofosfat al seril-tRNA formant Sec-tRNASec.[4]
Figura 2. tRNASec
En eucariotes, les proteïnes i factors essencials per a la síntesi de Sec-tRNASec són:
Figura 3. Síntesi de la selenocisteïna i el seu tRNA
2. Incorporació de l’aminoàcid selenocisteïna a l’estructura primària:
Per a la inserció de la Sec és necessària una senyal d'uns 60 nucleòtids al mRNA anomenada SECIS (SelenoCysteine Insertion Sequence) per a recodificar el codó nonsense a codó sense. L’element SECIS en bacteris és adjacent al codó UGA i mitjançant anàlisi mutacional s’ha vist que cada nucleòtid és requerit per a la funció correcta de l’element SECIS. En Archea i Eucariotes l’element SECIS es troba a la part 3' no traduïda del mRNA de la selenoproteïna (UTRs). Existeixen gran varietat de seqüències SECIS en aquests dos regnes, i es caracteritzen per presentar poca homologia en la seqüència primària però una estructura tridimensional molt similar. [5][6]
Figura 4. Estructura bàsica de SECIS i elements SECIS d'algunes selenoproteïnes humanes
La presència d’aquest element SECIS permet la unió de SBP2 (SECIS Binding Protein), que s’unirà amb el factor d’elongació eEFsec produïnt el reclutament del Sec-tRNASec.
Per tant, la incorporació de Sec a l'estructura primària de selenoproteïnes requereix la presència de:
Figura 5. Incorporació de la Sec a la proteïna.
En el nostre treball haviem d'analitzar tres selenoproteïnes: Sel1, SelK i SPS.
Sel1 és una seleproteïna de 117 aminoàcids en P.falciparum. També ha estat identificada en P.yoelii, P.berghei, P.chabaudi, P.knowlesi i P.vivax. L’expressió de selenoproteïna1 en plasmodium està relacionada amb l’augment dels nivells de esquizonts en el cicle eritrocític.[7]
La Selenoproteïna K (SelK) és una família de selenoproteïnes que es troba en nombroses espècies d’eucariotes superiors. Es carcateritza per tenir una mida reduïda, d’uns 95 aminoàcids, i un motiu transmembrana.
La seva localització cel·lular és en la membrana plasmàtica i, més freqüentment, en el Reticle Endoplasmàtic. SelK, duu a terme funcions diferents depenent de l’espècie. Per exemple, intervé en el desenvolupament en Drosophila melanogaster i en la resposta a l’estrés oxidatiu en Mus musculus. En aquest sentit, en humans s’ha vist que SelK redueix la producció d’Oxygen Reactive Species i protegeix els cardimiòcits de la citotoxicitat produïda per estrés oxidatiu.[8]
L'enzim selenofosfat sintasa (Sps) està implicada en la incorporació de l'aminoàcid selenocisteïna a les selenoproteïnes. Això ho realitza mitjançant la catalització de la reacció que produeix el monoselenofosfat, que és el donador de seleni de les reaccions biològiques. La Sps té dues formes enzimàtiques identificades: Sps1, que no presenta selenocisteïna, i Sps2, homòleg de SelD en mamífers. Se sap que Sps2 participa activament en la síntesí de selenofosfat, però molts estudis mostren que el paper de Sps1 en la biosíntesi de selenoproteïnes no és clar i que la seva funció pot radicar en la protecció d'organismes en front situacions d'estrés oxidatiu i/o reciclatge de la selenocisteïna. A vegades, enzims de la Sps són anomenats selenide water dikinase que és una proteïna que té com a substrat selenide, H2O i ATP per produir fosfat, AMP i selenofosfat[9]
Contact
Designed by Pallarès J, Pazos I, Peña A, Rey U, Rigau M..