Las selenoproteínas son proteínas que contienen uno o más residuos del aminoácido selenocisteína que contiene selenio (Se-Cys). Entre las selenoproteínas cuyas funciones se han descrito se encuentran 5 glutatión peroxidasas y 3 tiorredoxina reductasas que contienen un solo residuo de selenocisteína [1] . La selenoproteína P es la selenoproteína plasmática más común . Su estructura es algo inusual, ya que en humanos contiene 10 residuos de selenocisteína, que se agrupan en 2 dominios : uno - largo - dominio ubicado en el extremo N-terminal de la cadena polipeptídica , contiene 1 residuo de selenocisteína, el segundo - corto: se encuentra en el extremo C-terminal e incluye 9 residuos de selenocisteína. El dominio largo es probablemente un dominio enzimático , mientras que se cree que el dominio corto es responsable del transporte seguro del selenio altamente reactivo por todo el cuerpo [2] [3] .
Las selenoproteínas se encuentran en representantes de los tres dominios: eucariotas , arqueas y bacterias . De los eucariotas, las selenoproteínas son bastante comunes en los animales , pero son raras o están completamente ausentes en representantes de otros reinos (una selenoproteína se aisló del alga verde Chlamydomonas , pero esto no se hizo en otras plantas y hongos ). En bacterias y arqueas, solo algunos grupos filogenéticos tienen selenoproteínas, mientras que en la mayoría están completamente ausentes. Estas conclusiones se hicieron sobre la base de secuenciación y análisis de genomas completos, que mostraron la presencia o ausencia de los genes principales y auxiliares responsables de la síntesis de selenoproteínas en el organismo respectivo.
Además de las selenoproteínas que contienen selenocisteína, se conocen varias selenoproteínas bacterianas en las que el átomo de selenio está unido de forma no covalente . Se cree que la mayoría de estas proteínas contienen un ligando seleniuro para el cofactor molibdopterina en sus sitios activos . Estas proteínas incluyen nicotinato deshidrogenasa [ Eubacterium barkeri , así como xantina deshidrogenasa . El selenio también se puede incorporar en bases nitrogenadas modificadas en el ARNt (como 2-seleno-5-metilaminometiluridina ) .
Finalmente, el selenio se puede encontrar en las proteínas como parte del aminoácido selenometionina , que a veces reemplaza aleatoriamente a la metionina . Las proteínas que contienen dicha selenometionina insertada de forma no específica no se consideran selenoproteínas. Sin embargo, reemplazar todos los residuos de metionina con residuos de seleniometionina se usa ampliamente para resolver el problema fase del análisis de difracción de rayos X , que se usa para determinar la estructura espacial de las proteínas. Si bien la sustitución de metionina por selenometionina no conlleva consecuencias graves (al menos en bacterias), la inserción inespecífica de selenocisteína en lugar de cisteína es extremadamente tóxica. Esto puede explicar la presencia de una vía bastante compleja para la biosíntesis de la selenocisteína y su inserción en la selenoproteína, lo que evita la existencia de aminoácidos libres como intermediarios. Por lo tanto, incluso si la selenoproteína que contiene selenocisteína ingresa al cuerpo con los alimentos, para poder usarse como fuente de selenio, la selenocisteína primero debe descomponerse, luego se sintetiza nueva selenocisteína y ya está incluida en la selenoproteína.
El selenio es un elemento vital para los animales, incluidos los humanos. Hasta la fecha, se han descrito alrededor de 25 selenoproteínas diferentes que contienen selenocisteína en células y tejidos humanos. Dado que la falta de selenio priva a la célula de la capacidad de sintetizar selenoproteínas, los efectos asociados con la ingesta inadecuada de selenio se deben a la ausencia de una o más selenoproteínas específicas en el cuerpo. De hecho, se ha descubierto que tres selenoproteínas, TR1 , TR3 y GPx4 , son esenciales en ratones. Por otro lado, demasiado selenio en los alimentos tiene efectos tóxicos y provoca intoxicaciones. El umbral entre las concentraciones necesarias y tóxicas de selenio es bastante estrecho.
Las selenoproteínas humanas incluyen: