En biología molecular, una selenoproteína es cualquier proteína que incluye un residuo de aminoácido selenocisteína (Sec, U, Se-Cys). Entre las selenoproteínas funcionalmente caracterizadas se encuentran cinco glutatión peroxidasas (GPX) y tres tiorredoxina reductasas (TrxR / TXNRD) que contienen ambas sólo una Sec. [1] Selenoproteína Pes la selenoproteína más común que se encuentra en el plasma. Es inusual porque en los seres humanos contiene residuos de 10 Sec, que se dividen en dos dominios, un dominio N-terminal más largo que contiene 1 Sec, y un dominio C-terminal más corto que contiene 9 Sec. El dominio N-terminal más largo es probablemente un dominio enzimático, y el dominio C-terminal más corto es probablemente un medio de transportar de manera segura el átomo de selenio muy reactivo por todo el cuerpo. [2] [3]
Las selenoproteínas existen en todos los dominios principales de la vida, eucariotas , bacterias y arqueas . Entre los eucariotas , las selenoproteínas parecen ser comunes en los animales , pero raras o ausentes en otros phyla-one se ha identificado en el alga verde Chlamydomonas , pero casi ninguna en otras plantas u hongos . El arándano americano ( Vaccinium macrocarpon Ait.) Es la única planta terrestre conocida [ ¿cuándo? ] poseer maquinaria a nivel de secuencia para producir selenocisteína en su genoma mitocondrial, aunque su nivel de funcionalidad aún no está determinado. [4] Entre las bacterias y las arqueas, las selenoproteínas solo están presentes en algunos linajes, mientras que están completamente ausentes en muchos otros grupos filogenéticos. Estas observaciones han sido confirmadas recientemente por análisis del genoma completo , que muestra la presencia o ausencia de genes de selenoproteína y genes accesorios para la síntesis de selenoproteínas en el organismo respectivo. [ cita requerida ]
Además de las selenoproteínas que contienen selenocisteína , también existen algunas selenoproteínas conocidas de especies bacterianas, que tienen selenio unido de forma no covalente. Se cree que la mayoría de estas proteínas contienen un ligando de seleniuro para un cofactor de molibdopterina en sus sitios activos (por ejemplo, nicotinato deshidrogenasa de Eubacterium barkeri o xantina deshidrogenasas ). El selenio también se incorpora específicamente en bases modificadas de algunos ARNt (como 2-seleno-5-metilaminometiluridina).
Además, el selenio se encuentra en las proteínas como selenometionina incorporada de manera inespecífica , que reemplaza los residuos de metionina. Las proteínas que contienen tales residuos de selenometionina incorporados de forma inespecífica no se consideran selenoproteínas. Sin embargo, la sustitución de todas las metioninas por selenometioninas es una técnica reciente ampliamente utilizada para resolver el problema de fase durante la determinación de la estructura cristalográfica de rayos X de muchas proteínas ( fase MAD ). Si bien el intercambio de metioninas por selenometioninas parece tolerarse (al menos en células bacterianas), la incorporación inespecífica de selenocisteína en lugar de cisteínaparece ser muy tóxico. Esta puede ser una de las razones de la existencia de una ruta bastante complicada de biosíntesis de selenocisteína e incorporación específica en selenoproteínas, que evita la aparición del aminoácido libre como intermedio. Por tanto, incluso si una selenoproteína que contiene selenocisteína se absorbe en la dieta y se usa como fuente de selenio, el aminoácido debe degradarse antes de sintetizar una nueva selenocisteína para su incorporación a una selenoproteína.
El selenio es un nutriente vital en los animales, incluidos los humanos. Hasta ahora se han observado aproximadamente 25 selenoproteínas diferentes que contienen selenocisteína en células y tejidos humanos . [5] Dado que la falta de selenio priva a la célula de su capacidad para sintetizar selenoproteínas, se cree que muchos efectos sobre la salud de la ingesta baja de selenio son causados por la falta de una o más selenoproteínas específicas. Se ha demostrado que tres selenoproteínas, TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) y glutatión peroxidasa 4 (GPX4), son esenciales en experimentos de knockout en ratones. Por otro lado, demasiado selenio en la dieta causa efectos tóxicos y puede provocar intoxicación por selenio.. El umbral entre las concentraciones tóxicas y esenciales de este elemento es bastante estrecho con un factor en el rango de 10-100.