1. Què són les selenoproteïnes?
2. El paper del seleni
3. Biosíntesi de selenoproteïnes
4. Maquinària necessària
5. Gadus Morhua

1. Què són les Selenoproteïnes?

Les selenoproteïnes són proteïnes que incorporen un anàleg de la cisteïna: l'aminoàcid selenocisteïna (Sec o U). Aquest, enlloc de presentar un àtom de sofre en la seva molècula com ho fa la cisteïna, conté un àtom de seleni. Tant el seleni com el sofre tenen reactivitats molt semblants. La selenocisteïna és considerat l'aminoàcid 21. Actualment es coneixen unes 45 subfamílies de selenoproteïnes, 28 d'aquestes en mamífers i 41 en peixos.El nombre de famílies de selenoproteïnes pot arribar a variar molt depenent de l'espècie. Entre els vertebrats les selenoproteïnes es troben bastant conservades, on hem detectat 28 selenoproteïnes ancestrals, les quals la majoria les trobem en totes les espècies. Tot i així, es pot observar la generació de noves selenoproteïnes per duplicació, la pèrdua de gens de selenoproteïnes i selenoproteïnes transformades en homòlegs de la cisteïna.

Figura 1. Cisteïna i Selenocisteïna.

2. El paper del Seleni

El seleni (Se) és un micronutrient essencial en animals, microorganismes i altres eucariotes. Té un paper important en la prevenció de problemes cardiovasculars i transtorns musculars, en la reducció de l'expressió viral i és també un agent quimioprotector contra el càncer. A més s'ha demostrat que existeix una correlació entre la ingesta de suplements de seleni i la prevenció d'alguns tipus de càncer en humans. S'ha descobert que el dèficit de seleni pot causar la malaltia de Keshan (necrosi miocàrdica) i per contra, grans quantitats d'aquest element esdevenen tòxiques per a l'organisme. Les selenoproteïnes són la forma principal en què es troba el seleni en el nostre organisme, per la qual cosa podem afirmar que en part les selenoproteïnes són essencials per a la vida.

3.Biosíntesi de selenoproteïnes

La selenocisteïna és un aminoàcid que ve codificat pel codó UGA, el qual generalment constitueix un codó d'STOP. De manera que cal que no sigui reconegut com a STOP. La recodificació del codó UGA com a codó de l'aminoàcid selenocisteïna és mediada per la SelenoCystein Insertion Sequence (element SECIS). Aquesta es troba a la regió 3' UTR del gen en eucariotes mentre que en bacteris està situada en downstream després del codó UGA. Es tracta d'una estructura tridimensional en forma de loop formada per 60 nucleòtids. Per tal que el codó UGA sigui reconegut com a selenocisteïna i no com a codó STOP, en el centre o core de l'element SECIS trobem 5 aminoàcids molt ben conservats que dirigiran la maquinària de transcripció. En funció de l'estructura de cada selenoproteïna existeix una gran varietat d'elements SECIS. L'element recluta una proteïna anomenada SECIS binding protein (SBP) que s'unirà a un factor d'elongació específic de selenoproteïnes (Efsec). Aquest aproximarà el tRNA de la selenocisteïna al codó UGA del mRNA de les selenoproteïnes i es realitzarà la traducciò a selenocisteïna. De manera que la traducció del mRNA continuarà fins que el ribosoma reconegui un nou codó de terminació.

Figura 2. Procés de síntesi de les selenoproteïnes.

També participen altres proteïnes en la síntesi de la selenocisteïna:

• Selenofosfat sintetasa (SPS)
  • SPS1: forma un complexe amb proteïnes involucrades en la biosíntesi de selenocisteïna, i es creu que té un paper no essencial en el metabolisme de les selenoproteïnes observat en knock-down, ja que aquests no afecten la biosíntesi de selenoproteïnes. Es pensa que podria tenir un paper en el reciclatge de la selenocisteïna. No s'observa funció en la síntesi de selenofosfat.
  • SPS2: homòleg de la SelD. Sintetitza selenofosfat a partir de seleni i s'ha vist en estudis que probablement està involucrada en la síntesi de novo. També és essencial per generar el donant de seleni per la síntesi de selenocisteïna (knock-down's de SPS2 tenen inhibida la biosíntesi de selenoproteïnes).
• Selenocisteïna sintasa (SLA/LP)
• Fosfoseril tRNA quinasa (PTSK): és essencial per a la síntesi de Sec-tRNA. La funció de PSTK és fosforilar l'aminoàcid Serina per a donar lloc a O-fosfoseryl tRNA, que serà el substrat de SecS. En bacteris plantes i llevats no s'hi troba PSTK, de manera que no es fosforila la Serina i el substrat de SecS és seryl-tRNA. PSTK es troba altament conservada al llarg de l'evolució i probablement té un paper important en la biosíntesi i/o regulació de selenoproteïnes.
• Proteïna associada a selenocisteïna (SECP43): té dos dominis d'unió a ribonucleoproteïna (RNPs) que li permeten reconèixer motius de RNA. Forma un complex amb el tRNAsec i participa en la síntesi de selenocisteïna i regulació dels nivells d'expressió de tRNAsec metilat. També té un paper estabilitzador del complex eEFsec-SBP2-tRNAsec.

D'altra banda, en la incorporació a la proteïna intervenen tRNAsec, eEFsec i SBP2. tRNAsec regula la síntesi de les famílies de selenoproteïnes ja que tradueix el codó UGA a selenocisteïna. eEFsec intervé en la biosíntesi i en la incorporació de selenocisteïnes, i interacciona amb tRNAsec i amb SBP2. SBP2 forma part d'un complex de proteïnes implicat en la síntesi de selenocisteïnes i que participa en la incorporació dels factors eEFsec, SECp43, SPS1 i SLA/LP. Destaca un domini d'unió a elements SECIS i incorporació de selenocisteïnes i un domini d'interacció a ribosomes.

Figura 3. Formació de les selenoproteïnes.

4.Maquinària necessària

Per a la biosíntesis de les selenoproteïnes són necessàries les següents proteïnes:

• Siíntesis de selenocisteïna: SPS1, SPS2, SLA/LP i Sec43p.
• Incorporació de selenocisteïna a la selenoproteïna: Efsec, SBP2 i tRNAsec.
• L'element SECIS

Les selenoproteïnes estan presents en els tres dominis de la vida: archea, eubacteria, eukarya. No obstant, entre uns organismes i altres varia el nombre de selenoproteïnes que es coneixen. Per exemple, es troben 25 selenoproteïnes en mamífers, 3 en D.melanogaster i 1 en C. elegans.

5.Gadus Morhua

• Regne: Animalia
• Fílum: Chordata
• Classe: Actinopterygii
• Ordre: Gadiformes
• Família: Gadidae
• Gènere: Gadus
• Espècie: Gadus Morhua

Gadus morhua, conegut com a bacallà comú o bacallà de l'Atlàntic, és un peix migratori que habita en mars freds del nord. Generalment és de mida menuda, encara que alguns exemplars poden assolir els cent kilograms de pes amb una mida de fins a quasi dos metres.