Selenoproteinele sunt proteine care conțin unul sau mai multe reziduuri ale aminoacidului selenocisteină care conține seleniu (Se-Cys). Printre selenoproteinele ale căror funcții au fost descrise se numără 5 glutation peroxidaze și 3 tioredoxin reductaze care conțin un singur reziduu de selenocisteină [1] . Selenoproteina P este cea mai comună selenoproteină plasmatică . Structura sa este oarecum neobișnuită, deoarece la om conține 10 reziduuri de selenocisteină, care sunt grupate în 2 domenii : unul - lung - domeniu situat la capătul N-terminal al lanțului polipeptidic , conține 1 reziduu de selenocisteină, al doilea - scurt - este situat la capătul C-terminal și include 9 resturi de selenocisteină. Domeniul lung este probabil un domeniu enzimatic , în timp ce domeniul scurt este considerat a fi responsabil pentru transportul sigur al seleniului foarte reactiv în tot organismul [2] [3] .
Selenoproteinele se găsesc în reprezentanții tuturor celor trei domenii: eucariote , arhee și bacterii . Din eucariote, selenoproteinele sunt destul de comune la animale , dar sunt rare sau complet absente în reprezentanții altor regate (o selenoproteină a fost izolată din alga verde Chlamydomonas , dar acest lucru nu a fost făcut în alte plante și ciuperci ). În bacterii și arhee, doar unele grupe filogenetice au selenoproteine, în timp ce în majoritatea sunt complet absente. Aceste concluzii au fost făcute pe baza secvențierii și analizei genomilor întregi , care au evidențiat prezența sau absența genelor principale și auxiliare responsabile de sinteza selenoproteinelor în organismul respectiv.
În plus față de selenoproteinele care conțin selenocisteină, sunt cunoscute o serie de selenoproteine bacteriene în care atomul de seleniu este legat necovalent . Se crede că majoritatea acestor proteine conțin un ligand selenidă la cofactorul molibdopterină la locurile lor active . Aceste proteine includ nicotinat dehidrogenaza [ Eubacterium barkeri , precum și xantin dehidrogenaza . Seleniul poate fi, de asemenea, încorporat în baze azotate modificate în ARNt (sub formă de 2-seleno-5-metilaminometiluridină ) .
În cele din urmă, seleniul poate fi găsit în proteine ca parte a aminoacidului selenometionina , care uneori înlocuiește aleatoriu metionina . Proteinele care conțin o astfel de selenometionină inserată nespecific nu sunt considerate selenoproteine. Cu toate acestea, înlocuirea tuturor reziduurilor de metionină cu reziduuri de selenometionină este utilizată pe scară largă pentru a rezolva problema de fază analizei de difracție cu raze X , care este utilizată pentru a determina structura spațială a proteinelor. În timp ce înlocuirea metioninei cu selenometionina nu implică consecințe grave (cel puțin în bacterii), inserarea nespecifică a selenocisteinei în locul cisteinei este extrem de toxică. Acest lucru poate explica prezența unei căi destul de complexe pentru biosinteza selenocisteinei și inserarea acesteia în selenoproteină, care evită existența aminoacizilor liberi ca intermediari. Prin urmare, chiar dacă selenoproteina care conține selenocisteină intră în organism cu alimente, atunci pentru a fi utilizată ca sursă de seleniu, selenocisteina trebuie mai întâi să se descompună, apoi selenocisteină nouă este sintetizată și este deja inclusă în selenoproteină.
Seleniul este un element vital pentru animale, inclusiv pentru oameni. Până în prezent, aproximativ 25 de selenoproteine diferite care conțin selenocisteină au fost descrise în celulele și țesuturile umane. Deoarece lipsa de seleniu privează celula de capacitatea de a sintetiza selenoproteine, efectele asociate cu aportul inadecvat de seleniu se datorează absenței uneia sau mai multor selenoproteine specifice în organism. Într-adevăr, trei selenoproteine, TR1 , TR3 și GPx4 , s-au dovedit a fi esențiale la șoareci. Pe de altă parte, prea mult seleniu în alimente are efecte toxice și provoacă otrăvire. Pragul dintre concentrațiile necesare și toxice de seleniu este destul de îngust.
Selenoproteinele umane includ: