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硒美优品科普(二)硒蛋白与神经退行性疾病

浏览次数: 日期:2019-01-26

硒蛋白的合成硒代半胱氨酸含有微量元素硒, 而且其编码密码子是传统意义上的终止密码子 UGA, 因此其合成过程及进入蛋白质多肽链的过程较为独特。

硒蛋白的合成过程可以分为两个主要步骤:

第一步是将硒与特异性的 tRNA(tRNASec)相连接形成Sec-tRNASec;

第二步是通过 Sec-tRNASec 将 Sec 插入到正在翻译形成的硒蛋白中 。

有机硒(硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸等) 或无机硒[硒酸盐(SeO24-)、亚硒酸盐(SeO23-) 等] 被人体摄入后,在肠道被吸收并经血液循环转运到各个器官中,有机硒通过硒代半胱氨酸裂解酶(Seclyase)或反硒化作用生成 Se2-,无机硒通过谷胱甘肽- 谷氧还蛋白或硫氧还蛋白的作用转换成为Se2-。

进而, Se2-在硒磷酸合成 酶-2(selenophosphate synthetase 2, SPS2) 的作用下形成单硒磷酸 ( SePO33-), 并参与Sec-tRNAsec 的合成。而 Sec-tRNAsec 的合成首先需要在丝氨酰-tRNA 合成酶(seryl-tRNA synthetase, SerS) 的催化下将丝氨酸与 tRNASec连接,形成Ser-tRNASec;然后在磷酸丝氨酰-tRNA 激酶 ( phosphoseryl-tRNAkinase,PSTK) 的催化下, Ser-tRNASec 发生磷酸化形成 P-Ser-tRNASec;而 SePO33- 在硒代半胱氨酸合酶(Sec synthase, SecS) 的催化下与 P-Ser-tRNASec结合形成 Sec-tRNASec 。

Sec-tRNASec 需要在密码子 UGA 的指导下才能够将硒代半胱氨酸插入到蛋白质多肽链中。UGA 通常是终止密码子,但在硒蛋白 mRNA 的 3'非翻译区存在一个特殊的茎环结构, 称为硒代半胱氨酸插入序列(Sec insertion sequence, SECIS),SECIS 是一个顺式作用原件, 当硒蛋白 mRNA 与核糖体结合后, 它与两个反式作用因子 EFsec( Sec-specific elongation factor ) 及 SBP2 ( SECISbinding proteins 2) 组成复合体。SBP2 能与核糖体稳定结合, 同时通过其 RNA 结合结构域与SECIS 序列高度特异性结合, EFsec 与 SBP2 相互作用并募集 Sec-tRNASec,在与密码子 UGA 所对应的位置,将 Sec 置入正在生成的硒蛋白多肽链中。真核生物中硒蛋白的合成较为复杂, 至今 SectRNASec、SECIS 和 UGA 三者之间相互作用的确切机制尚不清楚 。

由于硒蛋白在多种生理过程中都起到重要作用,因此影响硒蛋白合成会引发各种疾病。例如,tRNAsec由 Trsp 基因编码, 在小鼠体内敲除该基因会造成胚胎致死 。而 SBP2 的突变会引起硒蛋白减少, 进而导致脱碘酶( deiodinase-2, DIO2) 活性降低和甲状腺激素代谢异常, 以及青春期前生长停滞 。另外,SecS 突变会导致大脑和小脑的萎缩 。

所属类别: 硒与健康

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