Selenocysteina - Selenocysteine

Selenocysteina
L-selenocysteina-2D-skeletal.png
Nazwy
Nazwa IUPAC
Kwas 2-amino-3-selanylopropanowy
Inne nazwy
L- selenocysteina; 3-Selanylo- L- alanina; Cysteina selenu
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CZEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Karta informacyjna ECHA 100.236.386 Edytuj to na Wikidata
KEGG
Identyfikator klienta PubChem
UNII
  • InChI=1S/C3H7NO2Se/c4-2(1-7)3(5)6/h2,7H,1,4H2,(H,5,6)/t2-/m0/s1 sprawdzaćTak
    Klucz: ZKZBPNGNEQAJSX-REOHCLBHSA-N sprawdzaćTak
  • InChI=1/C3H7NO2Se/c4-2(1-7)3(5)6/h2,7H,1,4H2,(H,5,6)/t2-/m0/s1
    Klucz: ZKZBPNGNEQAJSX-REOHCLBHBZ
  • O=C(O)[C@@H](N)C[SeH]
  • Zwitterion : O=C([O-])[C@@H]([NH3+])C[SeH]
Nieruchomości
C 3 H 7 N O 2 Se
Masa cząsteczkowa 168,065  g·mol -1
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒n zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Selenocysteina (symbol Sec lub U , w starszych publikacjach również jako Se-Cys ) jest 21. aminokwasem proteinogennym . Selenoproteiny zawierają reszty selenocysteiny. Selenocysteina jest analogiem bardziej powszechnej cysteiny z selenem w miejsce siarki .

Selenocysteina jest obecny w kilku enzymów (na przykład peroksydaza glutationowa , tetraiodothyronine 5 'dejodynazy , tioredoksyno reduktaz , mrówczan dehydrogenaz , glicyny, reduktaz , selenophosphate syntetazy 2 , metionino R -sulfoxide reduktazy B1 ( SEPX1 ) oraz niektóre hydrogenases ). Występuje w trzech domenach życia .

Selenocysteina została odkryta przez biochemik Thressę Stadtman w National Institutes of Health .

Chemia

Selenocysteina jest analogiem Se cysteiny. Jest rzadko spotykany (i nie jest dostępny w handlu), ponieważ jest bardzo podatny na utlenianie powietrzem. Bardziej powszechna jest utleniona pochodna selenocystyna, która ma wiązanie Se-Se. Zarówno selenocysteina, jak i selenocystyna są białymi ciałami stałymi. Grupa Se-H więcej kwaśny ( P K = 5,43) w porównaniu z grupą tiolową, a tym samym jest deprotonowaniu w warunkach fizjologicznego pH .

Struktura

Selenocysteina ma budowę podobną do cysteiny , ale z atomem selenu w miejscu zwykłej siarki. Ma grupę selenolową . Podobnie jak inne naturalne aminokwasy proteinogenne, cysteina i selenocysteina wykazują chiralność L w starszej notacji D / L opartej na homologii z D- i L - gliceraldehydem . W nowszym systemie oznaczania chiralności R / S , opartym na liczbie atomowej atomów w pobliżu asymetrycznego węgla, mają one chiralność R , ze względu na obecność siarki lub selenu jako drugiego sąsiada asymetrycznego węgla. Pozostałe chiralne aminokwasy, mające tylko lżejsze atomy w tej pozycji, mają chiralność S. )

Białka zawierające resztę selenocysteinową nazywane są selenoproteinami . Większość selenoprotein zawiera pojedynczą resztę selenocysteiny. Selenoproteiny wykazujące aktywność katalityczną nazywane są selenoenzymami.

Biologia

Selenocysteina ma niższy potencjał redukcyjny niż cysteina. Te właściwości sprawiają, że jest bardzo odpowiedni w białkach, które są zaangażowane w aktywność przeciwutleniającą .

Chociaż występuje w trzech sferach życia, nie jest uniwersalny we wszystkich organizmach. W przeciwieństwie do innych aminokwasów obecnych w białkach biologicznych selenocysteina nie jest kodowana bezpośrednio w kodzie genetycznym . Zamiast tego jest kodowany w specjalny sposób przez kodon UGA , który zwykle jest „opalowym” kodonem stop . Taki mechanizm nazywa się rekodowaniem translacyjnym, a jego skuteczność zależy od syntetyzowanej selenoproteiny oraz czynników inicjacji translacji . Gdy komórki rosną w nieobecności selenu, translacja selenoprotein kończy się w kodonie UGA, co skutkuje skróconym, niefunkcjonalnym enzymem. Kodon UGA jest tworzony do kodowania selenocysteiny przez obecność sekwencji insercyjnej selenocysteiny (SECIS) w mRNA . Element SECIS jest zdefiniowany przez charakterystyczne sekwencje nukleotydowe i wzory parowania zasad struktury drugorzędowej. U bakterii element SECIS jest zazwyczaj zlokalizowany bezpośrednio za kodonem UGA w ramce odczytu dla selenoproteiny. U Archaea i eukariontów element SECIS znajduje się w nieulegającym translacji regionie 3' (3'UTR) mRNA i może kierować wieloma kodonami UGA do kodowania reszt selenocysteiny.

W przeciwieństwie do innych aminokwasów w komórce nie ma wolnej puli selenocysteiny. Jego wysoka reaktywność spowodowałaby uszkodzenie komórek. Zamiast tego komórki przechowują selen w mniej reaktywnej postaci utlenionej, selenocystyny, lub w postaci zmetylowanej selenometioniny. Synteza selenocysteiny zachodzi na wyspecjalizowanym tRNA , które również włącza ją do powstających polipeptydów.

Pierwotna i drugorzędowa struktura tRNA specyficznego dla selenocysteiny, tRNA Sec , różni się od struktur standardowych tRNA pod kilkoma względami, w szczególności posiadaniem łodygi akceptorowej z 8 parami zasad (bakterie) lub 10 par zasad (eukariota). długie ramię regionu zmiennego i substytucje w kilku dobrze zakonserwowanych pozycjach zasad. Selenocysteinowe tRNA są początkowo ładowane seryną przez ligazę serylo-tRNA , ale powstałe Sec Ser-tRNA nie jest wykorzystywane do translacji, ponieważ nie jest rozpoznawane przez normalny czynnik wydłużania translacji ( EF-Tu u bakterii, eEF1A u eukariotów).

Przeciwnie, reszta serylowa związana z tRNA jest przekształcana w resztę selenocysteiny przez enzym syntazy selenocysteiny zawierający fosforan pirydoksalu . U eukariotów i archeonów do przekształcenia reszty serylowej związanej z tRNA w resztę selenocysteinylową tRNA potrzebne są dwa enzymy: PSTK (kinaza O - fosfoserylo -tRNA[Ser]Sec) i syntaza selenocysteiny. Wreszcie, powstały Sec-tRNA Sec jest specyficznie związany z alternatywnym translacyjnym czynnikiem wydłużania (SelB lub mSelB (lub eEFSec)), który dostarcza go w sposób ukierunkowany do rybosomów translujących mRNA dla selenoprotein. Specyficzność tego mechanizmu dostarczania wynika z obecności dodatkowej domeny białkowej (w bakteriach, SelB) lub dodatkowej podjednostki ( SBP2 dla eukariotycznych mSelB/eEFSec), które wiążą się z odpowiednimi drugorzędowymi strukturami RNA tworzonymi przez elementy SECIS w selenoproteinie mRNA.

Selenocysteina jest rozkładana przez enzym liazę selenocysteinową na L - alaninę i selenek.

Według stanu na 2021 r. 136 białek ludzkich (w 37 rodzinach) zawiera selenocysteinę (selenoproteiny).

Pochodne selenocysteiny γ-glutamylo- Se- metyloselenocysteina i Se- metyloselenocysteina występują naturalnie w roślinach z rodzajów Allium i Brassica .

Aplikacje

Zastosowania biotechnologiczne selenocysteiny obejmują wykorzystanie 73 Sec znakowanego Sec (okres półtrwania 73 Se = 7,2 godziny) w badaniach pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) oraz 75 Sec znakowanego Sec (okres półtrwania 75 Se = 118,5 dnia) w określonych radioznakowania , ułatwianie określania fazie o długościach fal nienormalna dyfrakcji w krystalografii rentgenowskiej białek wprowadzając Sec sam lub razem z sek selenometioniny (SeMet) oraz wprowadzenie stabilnego 77 Se izotopu, który posiada spin jądrowy z1/2i może być używany między innymi do NMR o wysokiej rozdzielczości .

Zobacz też

  • Pirolizyna , inny aminokwas spoza podstawowego zestawu 20.
  • Selenometionina , inny aminokwas zawierający selen, który jest losowo zastępowany metioniną.

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki