La selenocisteína (símbolo Sec o U , [2] en publicaciones más antiguas también como Se-Cys ) [3] es el 21º aminoácido proteinogénico . La selenoproteína contiene un residuo de selenocisteína. La selenocisteína es un análogo de la cisteína más común con selenio en lugar del azufre .
Nombres | |
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Nombre IUPAC Ácido 2-amino-3-selanilpropanoico | |
Otros nombres L- selenocisteína; 3-selanil- L- alanina; Cisteína de selenio | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Tarjeta de información ECHA | 100.236.386 |
KEGG | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 3 H 7 N O 2 Se | |
Masa molar | 168,065 g · mol −1 |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La selenocisteína está presente en varias enzimas (por ejemplo, glutatión peroxidasas , tetrayodotironina 5 'desyodasas , tiorredoxina reductasas , formiato deshidrogenasas , glicina reductasas , selenofosfato sintetasa 2 , metionina- R - sulfóxido reductasa B1 ( SEPX1 ) y algunas hidrogenasas . Ocurre en los tres dominios de la vida . [4]
La selenocisteína fue descubierta por la bioquímica Thressa Stadtman [5] en los Institutos Nacionales de Salud .
Química
La selenocisteína es el análogo Se de la cisteína. Rara vez se encuentra (y no está disponible comercialmente) porque es muy susceptible a la oxidación por aire. Más común es el derivado oxidado selenocistina, que tiene un enlace Se-Se. [6] Tanto la selenocisteína como la selenocistina son sólidos blancos. El grupo Se-H es más ácido ( p K a = 5,43) que el grupo tiol, por lo que se desprotona a pH fisiológico . [7]
Estructura
La selenocisteína tiene una estructura similar a la de la cisteína , pero con un átomo de selenio que ocupa el lugar del azufre habitual. Es un grupo selenol . Al igual que otros aminoácidos proteinogénicos naturales, la cisteína y la selenocisteína tienen quiralidad L en la notación D / L más antigua basada en la homología con D - y L - gliceraldehído . En el nuevo sistema R / S de designar quiralidad, basado en los números atómicos de átomos cerca del carbono asimétrico, tienen quiralidad R , debido a la presencia de azufre o selenio como segundo vecino del carbono asimétrico. Los aminoácidos quirales restantes, que tienen solo átomos más ligeros en esa posición, tienen quiralidad S. )
Las proteínas que contienen un residuo de selenocisteína se denominan selenoproteínas . La mayoría de las selenoproteínas contienen un solo residuo de selenocisteína. Las selenoproteínas que exhiben actividad catalítica se denominan selenoenzimas . [8]
Biología
Tiene un potencial de reducción menor que la cisteína. Estas propiedades lo hacen muy adecuado en proteínas que intervienen en la actividad antioxidante . [9]
Aunque se encuentra en los tres dominios de la vida, no es universal en todos los organismos. [10] A diferencia de otros aminoácidos presentes en las proteínas biológicas , la selenocisteína no se codifica directamente en el código genético . [11] En cambio, está codificado de una manera especial por un codón UGA , que normalmente es un codón de terminación . Este mecanismo se denomina recodificación traslacional [12] y su eficacia depende de la selenoproteína que se sintetice y de los factores de iniciación de la traducción . [13] Cuando las células crecen en ausencia de selenio, la traducción de selenoproteínas termina en el codón UGA, lo que da como resultado una enzima truncada y no funcional. Se hace que el codón UGA codifique selenocisteína mediante la presencia de una secuencia de inserción de selenocisteína (SECIS) en el ARNm . El elemento SECIS está definido por secuencias de nucleótidos características y patrones de apareamiento de bases de estructura secundaria. En las bacterias , el elemento SECIS se ubica típicamente inmediatamente después del codón UGA dentro del marco de lectura de la selenoproteína. [14] En Archaea y en eucariotas , el elemento SECIS está en la región no traducida 3 '(3' UTR) del ARNm y puede dirigir múltiples codones UGA para codificar residuos de selenocisteína. [15]
Una vez más, a diferencia de los otros aminoácidos, no existe una reserva libre de selenocisteína en la célula. Su alta reactividad provocaría daños en las células. [ investigación original? ] En cambio, las células almacenan selenio en la forma oxidada menos reactiva, selenocistina, o en forma metilada, selenometionina. La síntesis de selenocisteína ocurre en un ARNt especializado , que también funciona para incorporarlo en polipéptidos nacientes.
La estructura primaria y secundaria del tRNA específico de selenocisteína, tRNA Sec , difieren de las de los tRNA estándar en varios aspectos, más notablemente en tener un par de bases de 8 (bacterias) o pares de bases de 10 (eucariotas) [ Archaea? ] tallo aceptor, un brazo de región variable largo y sustituciones en varias posiciones de base bien conservadas. Los tRNA de selenocisteína se cargan inicialmente con serina por la seril-tRNA ligasa , pero el Ser-tRNA Sec resultante no se usa para la traducción porque no es reconocido por el factor de elongación de traducción normal ( EF-Tu en bacterias, eEF1A en eucariotas). [ ¿Archaea? ]
Más bien, el residuo de serilo unido al ARNt se convierte en un residuo de selenocisteína mediante la enzima selenocisteína sintasa que contiene piridoxal fosfato . En eucariotas y arqueas, se requieren dos enzimas para convertir el residuo de serilo unido a tRNA en un residuo de selenocisteinilo de tRNA: PSTK ( O -fosfoseril-tRNA [Ser] Sec quinasa) y selenocisteína sintasa. [16] [17] Finalmente, el Sec-tRNA Sec resultante se une específicamente a un factor de elongación traduccional alternativo (SelB o mSelB (o eEFSec)), que lo entrega de manera dirigida a los ribosomas que traducen los ARNm para las selenoproteínas. La especificidad de este mecanismo de administración se produce por la presencia de un dominio proteico adicional (en bacterias, SelB) o una subunidad adicional ( SBP2 para eucariotas mSelB / eEFSec) [ Archaea? ] que se unen a las correspondientes estructuras secundarias de ARN formadas por los elementos SECIS en los ARNm de selenoproteína.
La selenocisteína es descompuesta por la enzima selenocisteína liasa en L - alanina y seleniuro. [18]
A partir de 2016, se sabe que cincuenta y cuatro proteínas humanas contienen selenocisteína (selenoproteínas). [19] [ verificación fallida ]
Los derivados de selenocisteína γ-glutamil- Se -metilselenocisteína y Se -metilselenocisteína se encuentran naturalmente en plantas de los géneros Allium y Brassica . [20]
Aplicaciones
Las aplicaciones biotecnológicas de la selenocisteína incluyen el uso de 73 Sec marcado con Se (vida media de 73 Se = 7,2 horas) en estudios de tomografía por emisión de positrones (PET) y 75 Sec marcado con Se (vida media de 75 Se = 118,5 días) en estudios específicos. radiomarcaje , facilitación de la determinación de fase por difracción anómala de longitudes de onda múltiples en la cristalografía de rayos X de proteínas mediante la introducción de Sec solo, o Sec junto con selenometionina (SeMet), e incorporación del isótopo estable 77 Se, que tiene un espín nuclear de1/2y se puede utilizar para RMN de alta resolución , entre otros. [4]
Ver también
- Pirrolisina , otro aminoácido que no está en el grupo básico de 20.
- Selenometionina , otro aminoácido que contiene selenio, que se sustituye aleatoriamente por metionina.
Referencias
- ^ Índice de Merck , 12ª edición, 8584
- ^ "Nomenclatura y simbolismo de aminoácidos y péptidos" . Comisión Conjunta IUPAC-IUB sobre Nomenclatura Bioquímica. 1983. Archivado desde el original el 9 de octubre de 2008 . Consultado el 5 de marzo de 2018 .
- ^ "Comisión conjunta IUPAC-IUBMB sobre nomenclatura bioquímica (JCBN) y Comité de nomenclatura de IUBMB (NC-IUBMB)". Revista europea de bioquímica . 264 (2): 607–609. 17 de agosto de 1999. doi : 10.1046 / j.1432-1327.1999.news99.x .
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Otras lecturas
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- Zinoni F, Birkmann A, Leinfelder W, Böck A (mayo de 1987). "Inserción cotraduccional de selenocisteína en formiato deshidrogenasa de Escherichia coli dirigida por un codón UGA" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 84 (10): 3156–60. Código Bibliográfico : 1987PNAS ... 84.3156Z . doi : 10.1073 / pnas.84.10.3156 . PMC 304827 . PMID 3033637 .
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enlaces externos
- Por primera vez un científico uruguayo encuentra selenocisteína en hongos (en español)