Селеноцистеин - Selenocysteine

Селеноцистеин
L-selenocysteine-2D-skeletal.png
Имена
Название ИЮПАК
2-амино-3-селанилпропановая кислота
Другие имена
L- селеноцистеин; 3-селанил- L -аланин ; Селен цистеин
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100 236 386 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / C3H7NO2Se / c4-2 (1-7) 3 (5) 6 / h2,7H, 1,4H2, (H, 5,6) / t2- / m0 / s1 проверитьY
    Ключ: ZKZBPNGNEQAJSX-REOHCLBHSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C3H7NO2Se / c4-2 (1-7) 3 (5) 6 / h2,7H, 1,4H2, (H, 5,6) / t2- / m0 / s1
    Ключ: ZKZBPNGNEQAJSX-REOHCLBHBZ
Характеристики
C 3 H 7 N O 2 Se
Молярная масса 168,065  г · моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Селеноцистеин (символ Sec или U , в более ранних публикациях также как Se-Cys ) является 21-й протеиногенной аминокислотой . Селенопротеины содержат остатки селеноцистеина. Селеноцистеин является аналогом более распространенного цистеина с селеном вместо серы .

Селеноцистеина присутствует в нескольких ферментах (например , глутатионпероксидазы , тетрайодтиронин 5 'deiodinases , тиоредоксин редуктазы , формиатдегидрогеназа , глицин редуктазы , selenophosphate синтетазы 2 , метионин - R -sulfoxide редуктаза В1 ( SEPX1 ), а некоторые гидрогенезисы ). Это происходит в трех сферах жизни .

Селеноцистеин был открыт биохимиком Трессой Штадтман из Национального института здоровья .

Химия

Селеноцистеин - это Se-аналог цистеина. Он редко встречается (и не продается), потому что он очень чувствителен к окислению на воздухе. Более распространенным является окисленное производное селеноцистина, которое имеет связь Se-Se. И селеноцистеин, и селеноцистин представляют собой твердые вещества белого цвета. Группа Se-H более кислая ( p K a = 5,43), чем тиоловая группа, поэтому она депротонируется при физиологическом pH .

Состав

Селеноцистеин имеет структуру, аналогичную структуре цистеина , но с атомом селена вместо обычной серы. Имеет селеноловую группу. Как и в других природных протеиногенных аминокислотах, цистеин и селеноцистеин имеют L хиральности в старших D / L обозначений на основе гомологии с D - и L - глицеральдегид . В новой R / S- системе обозначения хиральности, основанной на атомных номерах атомов рядом с асимметричным углеродом, они имеют R- хиральность из-за присутствия серы или селена в качестве второго соседа асимметричного углерода. Остальные хиральные аминокислоты, имеющие только более легкие атомы в этом положении, обладают S- хиральностью.)

Белки, содержащие остаток селеноцистеина, называются селенопротеинами . Большинство селенопротеинов содержат один остаток селеноцистеина. Селенопротеины, проявляющие каталитическую активность, называются селеноферментами.

Биология

Селеноцистеин имеет более низкий восстановительный потенциал, чем цистеин. Эти свойства делают его очень подходящим для белков, участвующих в антиоксидантной активности.

Хотя он встречается в трех сферах жизни, он не универсален для всех организмов. В отличие от других аминокислот, присутствующих в биологических белках , селеноцистеин не кодируется непосредственно в генетическом коде . Вместо этого он кодируется особым образом кодоном UGA , который обычно является стоп-кодоном «опала» . Такой механизм называется трансляционным перекодированием, и его эффективность зависит от синтезируемого селенопротеина и факторов инициации трансляции . Когда клетки растут в отсутствие селена, трансляция селенопротеинов заканчивается на кодоне UGA, что приводит к усеченному нефункциональному ферменту. Кодон UGA кодирует селеноцистеин за счет присутствия в мРНК последовательности вставки селеноцистеина (SECIS) . Элемент SECIS определяется характерными нуклеотидными последовательностями и образцами спаривания оснований вторичной структуры. У бактерий элемент SECIS обычно располагается сразу после кодона UGA в пределах рамки считывания селенопротеина. У архей и эукариот элемент SECIS находится в 3'-нетранслируемой области (3'-UTR) мРНК и может направлять несколько кодонов UGA для кодирования остатков селеноцистеина.

В отличие от других аминокислот, в клетке не существует свободного пула селеноцистеина. Его высокая реактивность может вызвать повреждение клеток. Вместо этого клетки хранят селен в менее реакционной окисленной форме, селеноцистине, или в метилированной форме, селенометионине. Синтез селеноцистеина происходит на специализированной тРНК , которая также функционирует, чтобы включить ее в формирующиеся полипептиды.

Первичная и вторичная структура селеноцистеин-специфической тРНК, тРНК Sec , отличается от стандартных тРНК в нескольких отношениях, в первую очередь наличием акцепторного ствола из 8 пар оснований (бактерии) или 10 пар оснований (эукариоты), a длинное плечо вариабельной области и замены в нескольких хорошо законсервированных положениях оснований. Селеноцистеиновые тРНК изначально заряжаются серином с помощью серил-тРНК-лигазы , но полученная Ser-тРНК Sec не используется для трансляции, потому что она не распознается нормальным фактором элонгации трансляции ( EF-Tu у бактерий, eEF1A у эукариот).

Скорее, связанный с тРНК сериловый остаток превращается в остаток селеноцистеина под действием пиридоксальфосфатсодержащего фермента селеноцистеинсинтазы . У эукариот и архей для превращения тРНК-связанного серилового остатка в тРНК селеноцистеиниловый остаток требуются два фермента: PSTK ( O- фосфосерил-тРНК [Ser] Sec киназа) и селеноцистеинсинтаза. Наконец, полученная Sec-тРНК Sec специфически связывается с альтернативным фактором элонгации трансляции (SelB или mSelB (или eEFSec)), который целенаправленно доставляет ее к рибосомам, транслирующим мРНК для селенопротеинов. Специфичность этого механизма доставки обусловлена ​​наличием дополнительного белкового домена (у бактерий, SelB) или дополнительной субъединицы ( SBP2 для эукариотических mSelB / eEFSec), которые связываются с соответствующими вторичными структурами РНК, образованными элементами SECIS в селенопротеине. мРНК.

Селеноцистеина разлагается под действием фермента селеноцистеин лиазы в L - аланин и селенида.

По состоянию на 2021 год 136 белков человека (из 37 семейств), как известно, содержат селеноцистеин (селенопротеины).

Производные селеноцистеина γ-глутамил- Se- метилселеноцистеин и Se- метилселеноцистеин встречаются в природе в растениях родов Allium и Brassica .

Приложения

Биотехнологические применения селеноцистеина включают использование 73 Se-меченых Sec (период полураспада 73 Se = 7,2 часа) в исследованиях позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и 75 Se-меченных Sec (период полураспада 75 Se = 118,5 дней) в специфических исследованиях. радиоактивный , упрощение определения фазы путем многоволновой аномальной дифракции в рентгеновской кристаллографии белков путем введения Sec один, или вторы вместе с селенометионином (SEMET), и включением стабильных 77 Se изотопа, который имеет ядерный спин из1/2и может использоваться , среди прочего, для ЯМР высокого разрешения .

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки