Introducció

Struthio camelus australis

L'estruç és l'espècie d'au més gran de la Terra i també la que posa els ous més grans. Pertany al regne animal, al fílum dels cordats, a la classe de les aus, l'ordre dels Strutioniformes, a la família Struthionidae, al gènere Struthio i a l'espècie S. camelus. Habita la sabana africana i algunes regions d'Austràlia (Fig. 1), té una alimentació omnívora i una vida social gregària, tot i que no s'estableix en un lloc durant tota la seva vida. Mai se n'ha quantificat la població però és conegut que està disminuint. La longevitat és de 30-40 anys, té un pes de 80-150kg i una alçada mitjana de 2,5m. Té ales però no pot volar, en canvi s'ha adaptat a la vida terrestre i pot córrer a més de 60km/h. La coloració i mida varien segons el sexe: les femelles són de color bru o grisós i més petites que els mascles, que tenen el plomatge negre. El Struthio camelus australis, o estruç de coll blau, és una subespècie d'estruç que habita al sud-oest d'àfrica i es caracteritza per una coloració de les potes i el coll de color grisós en comptes del característic roig de les altres subespècies.

És de reproducció ovípara, amb una gestació d'uns 42-46 dies i pon entre 2 i 11 ous cada primavera. Els ous pesen fins a 1,5kg cadascun. En temporada de cel el mascle sedueix a una femella principal i fins a 5 més de secundàries amb una dansa vistosa i una vegada han posat totes els ous en el mateix niu, la femella principal i el mascle els incuben durant 6 setmanes per torns. L'estruç té el mateix desenvolupament embrionari que la resta d'aus: a l'inici, dins l'ou, és indiferenciable i a mesura que avança la gestació es van separant les classes, els ordres, les famílies i finalment les espècies.

Recentment l'estruç s'ha convertit en un animal d'interès per la seva pell, plumatge i carn, pel que es cria en granges especialitzades i es caça en el seu hàbitat natural. També s'aprecien els seus ous en el món culinari degut al seu baix contingut de colesterol. No es considera una espècie en risc d'extinció. En el cas del Struthio camelus australis es caça principalment per les seves plomes, sent més valuoses les del mascle degut al seu color negre brillant.

És conegut que les aus tenen un antecedent comú amb els dinosaures, concretament amb els Theropods (Fig. 2), alguns dels quals presentaven característiques de rèptils i ocells. En termes de filogènia podem dividir les aus en dos grups: els Paleognathae que no són voladors i els Neognathae que sí que ho són. Els primers són grans i tenen un estèrnum pla i la musculatura pectoral poc desenvolupada, mentre que els segons tenen una quilla a l'estèrnum que els permet una major fixació dels músculs i en la seva gran majoria els permet volar. Dins dels Paleognathae distingim moltes espècies com el Moa, el Kiwi, l'Emu o l'Estruç, que es van diferenciar a partir d'un ancestre comú degut a la separació d'Àfrica, Australia, Nova Guinea, Nova Zelanda i Sud Amèrica fa uns 200 milions d'anys.

Importància del seleni

El seleni és un micronutrient essencial en molts organismes. Aquest element té un paper important en diferents funcions cel·lulars i de l'organisme. Entre d'altres, està implicat en funcions immunològiques i inhibició de l'expressió viral. S'ha vist que una deficiència de seleni pot contribuir al desenvolupament de diverses condicions patològiques, com ara malalties cardiovasculars, desordres neuromusculars, càncer, infertilitat masculina o inflamació. La principal forma de seleni en la cèl·lula és en l'aminoàcid Sec (selenocisteïna), que està codificat pel codó UGA (codó Stop).

Què són les selenoproteïnes?

Les selenoproteïnes són proteïnes que contenen l'aminoàcid selenocisteïna en la seva seqüència. Aquest aminoàcid normalment es troba en la regió catalítica d'alguns enzims, i això permet que portin a terme reaccions redox. Encara que totes les selenoproteïnes que han estat caracteritzades tenen funcions redox, la presència de Sec també pot donar altres funcions. Per tant, les funcions fisiològiques de les selenoproteïnes depenen de la presència de selenocisteïna, pel que mutacions en aquest residu poden conduir a una inactivació enzimàtica. Actualment es coneixen més de 50 famílies de selenoproteïnes. Alguns exemples són: GPx (Glutathione Peroxidases), TRs (Thioredoxin Reductases), SelW i DIs (Iodothyronine Deodinases).

Selenoproteoma

El selenoproteoma humà està codificat per 25 gens de selenoproteïnes. L'objectiu d'aquest treball serà utilitzar totes les eines bioinformàtiques de les que disposem actualment per identificar els gens de selenoproteïnes presents en el genoma de Struthio camelus australis i, per tant, descriure el selenoproteoma d'aquesta espècie. També es buscaran proteïnes homòlogues, és a dir, proteïnes on una selenocisteïna hagi estat substituïda per una cisteïna.
Les selenoproteïnes acostumen a estar mal anotades perquè contenen un codó UGA, que normalment funciona com a senyal per a aturar la traducció. Però, de fet, aquesta és una de les característiques que ens permet identificar-les. L'altra característica és que contenen un element SECIS.

Biosíntesi de Sec

Sec és l'únic aminoàcid que es sintetitza en un tRNA específic (Sec tRNA). Primer es produeix una reacció en què SerS (Seryl-tRNA synthetase) afegeix una serina al tRNA i així es forma seryl-tRNA, a partir del qual continua la síntesi de Sec. La quinasa PSTK fosforila el seryl-tRNA, que es transforma en phosphoseryl-tRNA. Llavors s'hi uneix SecS, que catalitza la incorporació d'un selenofosfat, i amb aquesta reacció ja s'obté Sec-tRNA. SPS2 permet la síntesi de novo del selenofosfat, mentre que SPS1 es creu que pot tenir una funció en el reciclatge de Sec. A més, s'ha vist que SPS2 també podria estar implicat en la síntesi de cisteïna. El fet que comparteixin maquinària podria explicar perquè en alguns casos una selenocisteïna d'una proteïna pot ser substituïda per una cisteïna (Fig. 3).

Biosíntesi selenoproteïnes

La presència de codons UGA i elements SECIS (Sec insertion sequence) en els mRNAs de selenoproteïnes determina la incorporació de Sec. Els SECIS són elements amb una seqüència i una estructura secundària conservades. Quan un ribosoma arriba a un codó UGA, si hi ha un element SECIS, la maquinària de Sec actua per a impedir que s'aturi la traducció. Llavors el Sec-tRNA, que té un anticodó complementari a UGA, introdueix l'aminoàcid Sec. A més, també hi ha altres factors que intervenen i regulen aquest procés. SBP2 (SECIS binding protein 2) s'uneix de manera estable als ribosomes i presenta un domini d'unió a RNA que li permet unir-se als elements SECIS amb una elevada afinitat i especificitat. També interacciona amb eEFSec (Sec-specific translation elongation factor), que s'encarrega de reclutar el Sec-tRNA i facilitar la incorporació de Sec en la proteïna que s'està formant (Fig. 4). Altres SBPs que han estat identificades són: proteïna ribosomal L30, que es creu que forma part de la maquinària d'inserció de Sec; nucleolina i EIF4A3 (eukaryotic initiation factor 4a3). Aquestes dues últimes són proteïnes reguladores que modulen la síntesi de selenoproteïnes.