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P的研究进展

硒蛋白P最初在血浆中发现,占血浆总硒的60%,在其多肽链中有10个硒半胱氨酸。由10个读码框内的UGA编码,而UGA一般是作为终止密码子起作用,故硒蛋白P的生物合成需要多个特异的因子。如特异的tR-NA,延伸因子和mRNA上的特异的二级结构等。硒蛋白P的功能尚不清,初步的研究结果提示可有转运硒,抗氧化,结构重金属和神经营养等作用。     

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。     

硒蛋白合成的特殊机制

硒蛋白含有一种特殊氨基酸--硒代半胱氨酸。在翻译阶段,该氨基酸从硒蛋白ｍＲＮＡ编码区的ＵＧＡ密码子处掺入多肽链。已证明它由丝氨酸和活性硒供体分子合成。一种独特的ｔＲＮＡ、某些特殊蛋白质因子以及硒蛋白ｍＲＮＡ的特殊二级结构是ＵＧＡ解读为硒代半胱氨酸所必需的。     

硒蛋白合成的特殊机制

硒蛋白含有一种特殊氨基酸－硒代半胱氨酸。在翻译阶段,该氨基酸从硒蛋白ｍＲＮＡ编码区的ＵＧＡ密码子处掺入多肽链。已证明它由丝氨酸和活性硒供体分子合成。一种独特的ｔＲＮＡ,某些特殊蛋白质因子以及硒蛋白ｍＲＮＡ的特殊二级结构是ＵＧＡ解读为硒代半胱氨酸所必需的。     

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…     

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.     

硒蛋白的生物合成与调控

硒蛋白是硒以硒半胱氨酸(Sec)形式参入形成的蛋白质。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。在原核生物中,Sec参入硒蛋白的相关因子及其参入机制已基本阐明,Sec在SELA、SELB、SELC、SELD及Sec插入序列(SECIS)等的共同作用下参入到蛋白质中。在真核生物中,Sec参入硒蛋白的可能途径是：Ser-tRNA‘^[Ser]Sec。通过磷酸丝氨酰-tRNA^[Ser]Sec。最终转变为Sec-tRNA^[Ser]Sec,并在延伸因子及相关蛋白质因子的作用下参入到硒蛋白中。硒蛋白的合成在翻译前水平、mRNA水平、供硒水平等都受到相应的调控。     

硒代半胱氨酸(selenocysteine):密码表中第二十一个氨基酸?

已知所有的氨基酸中,只有遗传密码表内的20种基本氨基酸才能在核糖体中直接掺入肽链;但最近发现于原核、真核生物中的含硒酶里的硒代半胱氨酸(Se-Cys)似亦有此特点。生化、遗传实验均表明Se-Cys对应于终止密码子UGA;相应的tRNA(95bp)基因已经找到。但其转录产物上所携的Se-Cys很可能由原先携带着的Ser经O-磷酰Ser而来。上述发现显示了UGA作为有义密码子的保守性:也许它正处于从有义密码子变为无义密码子的进化过程中。     

富硒酵母中硒赋态的研究

硒是人体必需的一种微量元素,参与合成硒代半胱氨酸、硒代甲硫氨酸以及多种硒代蛋白(酶),具有抗肿瘤、抗氧化、增强人体免疫等多种生物学活性,与人体的健康有着密切关系.硒以不同的形式存在于自然界中,大致可分为无机硒和有机硒两种,其生物活性与毒性也各有不同.富硒酵母作为补充硒元素的主要形式之一,具有生物利用度高、食用安全、毒性低等优点.研究富硒酵母中的硒的赋态,对合理摄取硒元素,促进人体健康具有重要意义,因此成为近年来研究的热点.     

硒蛋白P与2型糖尿病及胰岛素抵抗的关系研究进展CSCD

硒是人体必需的一种微量元素,早期研究证明硒蛋白具有类胰岛素样作用,补充硒及硒蛋白在2型糖尿病的治疗中具有一定的作用,然而进一步研究证实硒蛋白对于糖尿病的治疗并非完全起到积极的作用。硒蛋白P(selenoprotein P,SelP)在肝脏合成,是血浆硒的主要运输和存在形式。近年来研究发现,硒蛋白P具有减弱AMPK激酶的活化并加重促进胰岛素的抵抗作用。本文对硒蛋白P基因Sepp1的表达调节、糖脂代谢以及胰岛素抵抗等关系研究进行综述。     

第22种氨基酸和无义密码子的重新诠释

遗传密码字典的破译,通用性作为遗传密码的基本特点之一被人们认可.近年来的研究发现了一些例外.除线粒体使用一组密码子其含义有别于核基因之外,原先被认为仅用作终止信号的无义密码子在某些情况下可重新诠释,编码特定的氨基酸.在揭示了硒代半胱氨酸由UGA编码后,最近的研究表明,在某些古细菌和真细菌中,无义密码子UAG可重新诠释,编码组成蛋白质的第22种天然氨基酸——吡咯赖氨酸.     

疟蚊基因组中新硒蛋白的计算机识别

硒蛋白的生物合成取决于硒代半胱氨酸插入蛋白质的过程. TGA码既是终止码、又可翻译成硒代半胱氨酸, 这使普通基因注释软件无法正确预测硒蛋白, 导致现有数据库中许多物种的硒蛋白被错误注释或丢失. 本研究基于已公布的疟蚊基因组预测信息、采用PERL语言编程, 对疟蚊基因组中的硒蛋白进行了计算机检索与分析. 结果表明: 以TGA码终止的基因有11365条, 其中具有SECIS结构的基因有918条, 同时具有半胱氨酸同源类似物的基因58条. 再经Sec侧翼序列比对, 最终检索到具有硒蛋白全部特点的基因7条. 从硒蛋白的基本生物功能推测, 冈比亚疟蚊基因组中存在的新硒蛋白可能与疟蚊的氧化耐受特性及其相关蛋白的调控相关联. 因此, 研究疟蚊硒蛋白将为干涉疟蚊带菌能力、从蚊媒传播途径防止疟疾提供理论基础.     

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。     

拟南芥VSP1硒代蛋白衍生物的制备和晶体生长

拟南芥VSPl蛋白是一种具有酸性磷酸酶活性的植物防御蛋白。为利用硒原子的反常散射获取VSPl蛋白晶体X射线衍射的相位信息,以质粒pET-22b为表达载体,大肠杆菌B834（DE3）为宿主茵,在含有硒代甲硫氨酸的M9培养基中诱导表达VSPl硒代蛋白衍生物。通过Ni-NTA亲和层析纯化的目的蛋白经SDS-PAGE检验,纯度在95％以上。通过优化VSPl母体蛋白晶体的生长条件,获得了可衍射的硒代蛋白晶体。     

富硒产品中硒的形态分析及化学评分模式的建立

采用微波水解、HPLC-HG-AFS法测定了硒蛋白粉、硒蛋白片、肽粉、富硒原料等19种硒产品中的总硒、硒代氨基酸和亚硒酸根离子[Se(IV)],分析了硒代氨基酸、Se(IV)和其他形态硒占总硒的百分比及不同形态硒代氨基酸的组成比例。以此为依据,将硒产品分为硒蛋白型、单一硒代氨基酸型、其它形态硒型及有机无机硒混合型。根据DBS42/002-2014规定建立了富有机硒产品评分模式,其中18种为富有机硒产品;根据适硒地区母乳中硒代氨基酸的组成比例提出了硒代氨基酸的化学评分模式,评分结果显示13种以蛋白态硒为主的硒产品中硒代氨基酸的组成比例均与母乳相差甚远,不利于人体平衡吸收利用,其中10种SeMet含量远远超过人体所需,SeCys_2为限制硒代氨基酸。该评分模式的建立对硒产品的开发具有指导意义。     

不同培养条件下杏鲍菇对硒的耐受性与硒形态分析

为了明确不同培养条件下杏鲍菇对外源硒的耐受性,分别在固体培养基、液体发酵培养基和栽培基质中添加不同量的亚硒酸钠,并检测杏鲍菇子实体中富集硒的存在形态。结果表明：固体培养条件下,硒浓度低于160 mg/L时,对菌丝的生长没有显著影响;液体培养条件下,4 mg/L的硒元素即可对杏鲍菇菌丝体的生长产生显著抑制;栽培模式下,基质中补充10~600 mg/kg的硒元素,不会影响杏鲍菇菌丝体的生长,且子实体中的硒含量会随基质中硒浓度的增加而增加。子实体硒形态分析表明,富集硒以硒代蛋氨酸、甲基硒代半胱氨酸、硒代胱氨酸和亚硒酸盐［Se（IV）］四种形式存在,其中硒代蛋氨酸是硒与氨基酸的主要结合形式。     

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。     

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。     

限制性内切酶Mlu I蛋白及其硒代衍生物的制备

【背景】限制性内切酶Mlu I是一种常用的工具酶,在分子生物学领域发挥着重要的作用,其三维结构尚未被解析。【目的】在大肠杆菌中克隆表达、纯化重组Mlu I蛋白及其硒代蛋白,并进行结晶条件的研究。【方法】构建重组表达载体pET28b-Mlu I,在大肠杆菌BL21(DE3)pLysS中诱导表达,利用亲和层析和凝胶过滤层析纯化重组Mlu I蛋白和硒代Mlu I蛋白。对蛋白进行质谱检测、圆二色谱检测以及酶活检测,利用坐滴法进行结晶条件的筛选。【结果】构建了重组表达载体pET28b-Mlu I并纯化获得达到结晶纯度的蛋白,通过质谱检测确定硒代Mlu I蛋白中的8个甲硫氨酸全部被取代,结合酶活测试及圆二色谱检测确定了硒代对Mlu I蛋白的活性、结构无明显影响。采用坐滴法进行初步的晶体生长研究,重组蛋白目前已在1种条件下获得针状晶体并进行初步衍射,获得分辨率在0.32 nm左右的衍射数据。【结论】Mlu I蛋白及硒代Mlu I蛋白纯化体系的构建和结晶条件的研究,可为下一步解析Mlu I三维结构、作用机制的探讨及定向改造奠定基础。