Szelenoprote; más Macaca nemestrina
Mik a szelenoproteinek?
A szelenoproteinek a fehérjék kizárólagos csoportja, amelyek felépítésükben tartalmaznak bizonyos szelenocisztein maradékokat (Sec), amelyeket a genetikai kód 21. aminosavának tekintenek. Ez a szokatlan aminosav cisztein (Cys) analóg és kén helyett szelént tartalmaz. A szelén számos organizmusban nélkülözhetetlen mikrotápanyag, és hiányát számos patofiziológiai állapothoz társítják, például szív- és érrendszeri betegségekhez, neuromuszkuláris rendellenességekhez, rákhoz vagy gyulladáshoz (Vyacheslav M et al, 2014).
A Sec és a Cys csoportok homológ pozíciót foglalnak el, azonban a Sec reaktívabb aminosav, mint a cisztein, és része a fehérje katalitikus doménjének. Az ismert funkciójú szelenoproteinekben mindig részt vesz a redox-reakciókban. Evolúciós szempontból és kémiai tulajdonságaik hasonlósága miatt a törzsvonal Sec-ről Cys-re specifikusan fejlődött, ezért lehetséges olyan szelenoproteinek homológjait találni, amelyek Sec helyett Cys-t tartalmaznak, meghatározva őket ortológnak vagy párhuzamos gének (Zhang Y és mtsai, 2006).
A Sec beépülését a polipeptidláncba az UGA kodon kódolása határozza meg, egy kodon, amely általában meghatározza a fehérje transzláció végét. Akkor fordul elő, amikor a szelenoproteinek mRNS-jének 3'-UTR régiójában konzervált szár-hurok struktúra van, amely SECIS elemként ismert (SElenoCysteine Insertion Sequence) (Lobanov AV és mtsai, 2009) (1.ábra).
1.ábra. Egy szelenoprotein mRNS-szerkezetének sematikus ábrázolása. Megfigyelhető az UGA kodon kettőssége, amely egyrészt a Sec aminosavat kódolja, másrészt a transzláció befejezését jelzi. A 3 'UTR régióban a SECIS elem jelenléte konzervált hurokszerkezettel tűnik ki (módosítva: Moghadaszadeh B et al, 2006).
A szelenoproteinek bioszintézise
A szelenoproteinekre jellemző, hogy a Sec aminosavat tartalmazzák. Ezt a maradékot a gén nyitott leolvasási keretében található UGA kodon (általában STOP kodon) kódolja, amelyet Sec-ként dekódolnak a riboszomális fehérjeszintézis során egy olyan mechanizmusból, amely a kanonikus transzlációs berendezés. Az UGA kodon újrakódolását irányító fő jel egy másodlagos szerkezet, amely kizárólag a szelenoprotein transzkriptumokban található, a SECIS elem. Vagyis a SECIS elem az, amely egyértelművé teszi az UGA kodon jelentését és aktiválja a Sec.
A Sec az egyetlen aminosav, amelynek szintézise a saját tRNS-jében megy végbe (nincs szabad aminosav szintézis), az úgynevezett tRNS [Ser] Sec. Ezt a tRNS-t egy szérinnel amino-acilezzük a széril-tRNS-szintetáz (SerS) által katalizált reakcióban, hogy létrejöjjön a bázisszerkezet a Sec. Bioszintéziséhez. Ezután a szerin foszforileződik foszfoszeril-tRNS-kinázzal (PSTK). A szelént viszont a szelenofoszfát-szintetáz 2 (SPS2) forforilálja, és hozzáadják a már foszforilezett szerinhez. Ezen a struktúrán a Sec szintetáz (SecS) termeli a Sec maradékot, így képezi a Sec-tRNS-t [Ser] Sec (Bellinger FP et al, 2009) (2. ábra).
2. ábra. A Sec. SerS aminoacilátok szintézisének mechanizmusa a tRNS [Ser] Sec és a SerS szerinjével, amely Ser-tRNS [Ser] Sec. Ez utóbbit a PSTK foszforilezi, amely a SecS szubsztrátumát foszforilezett szelinnel együtt biztosítja a Sec-tRNS szintéziséhez [Ser] Sec (módosítva: Labunskyy VM et al, 2014).
A Sec-tRNS [Ser] Sec beillesztése a riboszómába egy EFSec nevű specifikus megnyúlási faktorral kell, hogy felismerje. Az EFSec nem közvetlenül lép kapcsolatba a SECIS elemmel, hanem sokkal inkább a SECIS-kötő fehérjével, az SBP2 néven. Ezenkívül más tényezők, például az L30 riboszomális fehérje (amely eukarióta transzlációs iniciációs faktor, más néven eIF4a3) részt vesznek a Sec beépítésének folyamatában, válaszul az UGA kodon jelenlétére a gén olvasási keretében (Bellinger FP et al., 2009) (3. ábra).