硒蛋白的分子生物学研究进展

已有35种硒蛋白被分离和表征,但许多硒蛋白及其功能仍未完全阐明.硒半胱氨酸(Sec)作为参入蛋白质的第21种氨基酸,由硒蛋白mRNA上的UGA编码.在原核生物,Sec参入硒蛋白的复杂机制已经较为明确,需要四种基因产物（SELA、SELB、SELC和SELD）和一个存在于硒蛋白mRNA上的被称为Sec插入序列(SECIS)的茎环(stem loop)样二级结构.在真核生物,硒蛋白生物合成途径可能在SECIS的结构和位置、特异的延伸因子及其他RNA-RNA或RNA-蛋白质因子之间的相互作用等方面与原核生物不同.另外,哺乳动物硒蛋白mRNA上的UGA翻译为Sec的过程低效,特定位点的UGA密码子不同功能(终止密码和Sec密码)的调控可能是硒蛋白表达低效的关键.     

生物合成硒蛋白机制的研究进展

作为第 2 1种氨基酸 ,硒代半胱氨酸在翻译阶段由核糖体介导 ,在mRNA编码区的UGA密码子处参入多肽链。研究表明硒代半胱氨酸的参入需要一个顺式作用元件SECIS和 4个基因产物 :SelA、SelB、SelC、SelD。原核生物和真核生物的SECIS在mRNA中的位置和结构特征差异显著。在利用Escherichiacoli硒代半胱氨酸的参入机制合成硒蛋白方面 ,研究人员进行了有益的探索。     

大肠杆菌tRNASec关键核苷酸位点

在原核生物中,硒蛋白合成需要tRNA~(Sec) (SelC)与硒代半胱氨酸合成(Sec synthase, SelA)、硒代半胱氨酸特异性延伸因子(Sec-specificelongationfactor,SelB)之间相互作用。【目的】基于大肠杆菌掺硒机器,寻找tRNA~(Sec)骨架上关键核苷酸位点,为解决硒蛋白目前面临的掺硒效率较低、产量低的问题提供新思路。【方法】以大鼠细胞质型硫氧还蛋白还原酶(thioredoxinreductase1,TrxR1)为掺硒模式蛋白为定点突变tRNA~(Sec),转化至BL21 (DE3) gor-获得阳性重组菌株(携带pET-TRSter/pSUABC’),用于表达大鼠硒蛋白TrxR1,然后使用2￠,5￠ADP-Sepharose亲和层析和凝胶过滤两步法分离纯化TrxR1,最后利用经典硒依赖型DTNB还原反应测定TrxR1的酶活,分析关键核苷酸位点,评价掺硒效率。【结果】在存在SECIS元件的前提下,当SelA、SelB、tRNA~(Sec)共表达时,与野生型相比,携带突变型tRNA~(Sec)所共表达的TrxR1酶活力呈现不同程度的降低,其中E.colitRNA~(Sec)的G18、G19这两个位点的所有的TrxR1酶活远低于野生型(10%);然而,a26和b7的酶活相对较高。【结论】E. coli tRNA~(Sec)骨架上G18和G19位点对于维持tRNA稳定性和灵活性发挥了关键作用,位点突变引起tRNA结构变化会影响tRNA~(Sec)与掺硒元件的互作,因此有望通过改造tRNA核苷酸位点来提高硒蛋白的掺硒效率。     

硒酶及硒化合物生理功能研究的新进展

硒是动物必需的微量元素,硒半胱氨酸是硒蛋白的组份并构成硒酶的活性中心,硒蛋白特别是硒酶是硒的主要功能形式,研究发现,硒半胱氨酸是参入到蛋白质分子中的第21种氨基酸,硒是唯一受基因调控的微量元素,最新研究表明,硒及其化合物还具有阻断某些炎症介质的生理活性,抑制蛋白激酶C,激活促分裂原活化蛋白激酶和S6核糖体蛋白激酶,免疫调节及与其它元素和维生素相互作用等多种生理功能,提示硒在人类健康中的作用及其机制比我们过去所预计的更为复杂。     

硒蛋白P的研究进展

微量元素硒 (Ｓｅ)作为许多具有重要生物功能的硒酶的活性中心 ,不但与机体的免疫应答及抗氧化作用等生理功能密切相关 ,而且能够降低癌症的发生率[1,2 ] 。在流行病学和临床研究中 ,常用血浆或全血中Ｓｅ浓度作为衡量Ｓｅ状态的指标 ,而且血浆浓度能比全血浓度更迅速地反映Ｓｅ状态的变化。在哺乳动物血浆中 ,Ｓｅ主要结合在 3种蛋白质中 :硒蛋白Ｐ、胞外谷胱甘肽过氧化物酶和清蛋白。其中硒蛋白Ｐ所含Ｓｅ大约占血浆中全部Ｓｅ浓度的 5 0 %。硒蛋白Ｐ不同于目前所鉴定的所有其他硒蛋白 ,因为它含有 10～ 12个硒代半胱氨酸 (ＳｅＣｙｓ)残…     

维生素E和硒对大鼠非酒精性脂肪性肝病解偶联蛋白2及相关因子表达的影响

采用高脂饮食诱导大鼠非酒精性脂肪性肝病模型,分别给予维生素E、亚硒酸钠或两者合用干预5周,检测血清中甘油三酯(TG)、胆固醇(TC)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)水平、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力;观察肝脏病理变化,检测肝组织UCP2mRNA与蛋白表达情况;从而探讨维生素E和硒对非酒精性脂肪肝大鼠肝脏解偶联蛋白2(UCP2)及相关因子的影响。结果显示,维生素E和硒两者合用组大鼠血清中TG、TC含量明显降低,SOD活力升高显著,肝组织中UCP2mRNA与蛋白表达下调明显。上述结果表明维生素E和硒合用降低氧自由基和脂质过氧化物的生成,下调UCP2表达水平的效果最好。     

硒蛋白P的研究进展

硒蛋白P(SeP)是从大鼠和人血浆中分离、纯化得到的一种糖蛋白 ,每个硒蛋白P多肽含有10个硒代半胱氨酸。硒蛋白P中的硒含量占大鼠和人血浆中硒含量的 5 0 %以上。在其mRNA开放阅读框架中克隆的cDNA的序列含有 10个UGA密码子。硒代半胱氨酸在一个UGA密码子处嵌入蛋白的一级结构 ,尽管对硒蛋白P功能还没有彻底了解 ,它的一种非常可能的作用是作为一种胞外抗氧化剂。大鼠血浆中的硒蛋白P在体内实验中对Diquat诱导的脂质过氧化和肝损坏具有保护作用 ,人血浆中的硒蛋白P在体外实验中显示减少内毒素过氧化硝酸盐和磷脂氢过氧化物的活性。牛血浆中的硒蛋白P在神经细胞的培养中作为一存活促进因子。     

硒蛋白

硒(Se)已被确认为是一种生物微量元素,它能共价结合到生物大分子、尤其是蛋白质中。硒蛋白是某些细菌、鸟类、哺乳动物(可能也包含植物)的酶系统的基本成份。一、细菌硒蛋白最早被鉴定的细菌硒蛋白是依赖硒的甲酸脱氢酶,该酶催化无氧条件下HCOOH?H_2+CO_2。Pinsent(954)指出,E·Coli甲酸脱氢酶的表达需要硒。Lester和Demoss(1971)则     

硒蛋白P的研究进展

硒蛋白P（SeP)是从大鼠和人血浆中分离,纯化得到的一种糖蛋白,每个硒蛋白P多肽含有10个硒代半胱氨酸,硒蛋白P中的硒含量占大鼠和人血浆中硒含量的50%以上,在其mRNA开放阅读框架中克隆的cDNA的序列含有10个UGA密码子。硒代半胱氨酸在一个UGA密码子处嵌入蛋白的一级结构,尽管对硒蛋白P功能还没有彻底了解,它的一种非常可能的作用是作为一种胞外抗氧化剂,大鼠血浆中的硒蛋白P在体内实验中对Diquat诱导的脂质过氧化和肝损坏具有保护作用,人血浆中的硒蛋白P在体外实验中显示减少内作为一存活促进因子。     

鲤鱼硒蛋白W基因的克隆、序列分析及其组织表达

硒蛋白是一类含有硒代半胱氨酸(Selenocysteine,Sec)的蛋白质,具有抗氧化和免疫调节等多种生物学功能。尽管目前已知硒对鱼类生长发育、抗氧化和免疫等方面有着重要的作用,但是有关鱼类硒蛋白的研究还不全面,特别是对鱼类硒蛋白W(Selenoprotein W,Sel W)的结构和功能还知之甚少。为了深入研究鱼类硒蛋白的结构特征和生理作用,本文利用RT-PCR和RACE技术从肝胰脏中克隆获得了鲤鱼Cyprinus carpio Sel W的c DNA全长序列(cc Sel W)。cc Sel W c DNA全长704 bp,含有261 bp的开放阅读框,编码86个氨基酸。预测的cc Sel W分子量为9.5 k D,在其N-端含有特征序列C-X-X-U基序,且第13位氨基酸为13Sec。在cc Sel W c DNA 3'-UTR区域含有一个89 bp的Sec插入序列(Sec-insertion sequence,SECIS),形成经典的AUGA-AA-GA型SECIS。由于在其SECIS二级结构的顶环上有一个额外的小茎-环结构,所以鲤鱼SECIS属于Ⅱ型SECIS结构。cc Sel W与斑马鱼Danio rerio和热带爪蟾Xenopus tropicalis的同源性最高,均为84.7%,与其他物种的同源性在54%~60%之间。系统发育树结果显示,cc Sel W和斑马鱼、两栖类位于同一分支上。RT-PCR结果显示,cc Sel W mRNA在所检测的11个组织中均有表达,其中以精巢中的表达量为最高,下丘脑和肠中表达量次之,其余组织中表达量大致相当,低于精巢、下丘脑和肠。这些结果丰富了鱼类Sel W的研究内容,为进一步研究其结构和功能奠定了基础。