哺乳動(dòng)物硒蛋白的研究進(jìn)展

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1、哺乳動(dòng)物硒蛋白的研究進(jìn)展摘要硒是哺乳動(dòng)物和人必需的微量元素。硒的生物學(xué)功能主要是以硒蛋白的形式表現(xiàn)的。到目前為止，已經(jīng)克隆并測定cDNA順序的哺乳動(dòng)物硒蛋白有9種，它們是細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽過氧化酶、磷脂氫谷胱甘肽過氧化物酶、胃腸谷甘肽過氧化物酶。Ⅰ型碘化甲狀腺原氨酸5’脫碘酶、硒蛋白P和硒蛋白CS）似乎更恰當(dāng)[11]。但是1996年作者本人否定了它是硒蛋白?！　《⑻攸c(diǎn)及分布　?。ㄒ唬┨攸c(diǎn)9種硒蛋白中的硒都以SeCys形式在于蛋白質(zhì)多肽中，含硒酶中的硒都位于酶的活性中心。其中cGPX、eGPX和GPX-GI都由4個(gè)相同的亞基構(gòu)成，每個(gè)亞基含

2、一個(gè)硒原子，三者與PHGPX和IDI的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)都符合乒乓機(jī)制。從各種生物分離得到的cGPX分子量為76-92kD。人的eGPX分子量約93kD。比cGPX分子略大些。它的特異活性只有cGPX的10%。與cGPX不同，它是一種糖蛋白。PHGPX是一個(gè)單體，含一個(gè)原子的硒，分子量約為20kD左右。它的活性被碘乙酸抑制。這種酶有界面性質(zhì)，即作用于膜和水相之間的界面，是一種膜結(jié)合酶，它對卵磷脂過氧化物的活性比對氫過氧化物活性高3.5倍[12]。GPX-GI每個(gè)亞基的分子量為22kD，與cGPX和eGPX無交叉免疫原性。IDI是膜結(jié)合酶。具有很

3、強(qiáng)的疏水性，分子量約27-29kD，每分子含一個(gè)硒原子，它結(jié)底物的親和性為rT3＞＞T4＞T3，對丙基硫氧嘧啶高度敏感[5，13]。IDⅡ和IDⅢ的動(dòng)力學(xué)機(jī)制都符合順序機(jī)制，丙基硫氧嘧啶對它們無影響，對底物的親的性IDⅡ是T4＞rT3，IDⅢ是T3＞T4。硒蛋白P是糖蛋白，分子量約為57kD，由一條多肽鏈構(gòu)成，是發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)一條多肽鏈中含有多個(gè)SeCys的硒蛋白。理論上含有10個(gè)SeCys實(shí)測7.5個(gè)，二者差別原因不清。硒蛋白P有富硒區(qū)，還富含半胱氨酸（17個(gè)）和組氨酸（23個(gè)），能與肝素結(jié)合。硒蛋白RNA位于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體膜上[1

4、3，16]。IDⅡ主要存在于大腦、垂體和褐色脂肪組織，最近在人胚的心臟、骨骼肌和胎盤中有它的表達(dá)[6、7]。IDⅢ主要存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、眼和胎盤中[8]。硒蛋白P存在于血漿中，也存在于肝、腎、心、肺、腦等多種組織的細(xì)胞外。近年來報(bào)道，與生物膜有聯(lián)系[13]。硒蛋白RNA，這提示在哺乳動(dòng)物中保護(hù)消化道的脂質(zhì)過氧化毒性損傷中GPX-GI起主要作用[4]?！　DⅠ的生理作用是在外周組織中如肝和腎中發(fā)揮脫碘作用。把甲狀腺素產(chǎn)生的T4轉(zhuǎn)化為有生物活性的T3從而在很多生物過程中發(fā)揮重要作用[13]。IDⅡ的作用是垂體、大腦和褐色脂肪組織局部T4

5、脫碘，調(diào)節(jié)局部組織細(xì)胞中的T3水平。IDⅢ只能使T4苯環(huán)上5位的碘脫去，使T4轉(zhuǎn)化為rT3。三種脫碘酶的主要作用是維持機(jī)體甲狀腺激素代謝的動(dòng)態(tài)平衡：一是將低活性形式（T4）轉(zhuǎn)化為活性高的形式（T3）；二是使甲狀腺激素降解為活性低或無活性的形式[5-8，13]?！　∥鞍譖真正的生物學(xué)功能還不清楚。一般認(rèn)為硒蛋白P有運(yùn)輸硒的功能。硒蛋白P含有很多巰基和硒，提示它有很強(qiáng)的還原能力，這與它在血漿中抗自由基或其它反應(yīng)的活性分子的保護(hù)劑一致。Burk等認(rèn)為硒蛋白P可能參與血紅素代射，保護(hù)diquat誘導(dǎo)的肝壞死和脂質(zhì)過氧化，提示它可能是自由基的清

6、除劑[14]?！　∥鞍譝的功能不清。根據(jù)硒以SeCys形式存在，推測可能作為抗氧化劑。它在肌肉中比在其它組織中含量高，提示它在肌肉代謝中可能起重要作用[10]?！　∷?、表達(dá)和調(diào)控　　基因表達(dá)包括DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA和mRNA翻譯成蛋白質(zhì)。真核生物基因的表達(dá)受多級調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。本文主要闡述硒參入到硒蛋白中的機(jī)制和硒對硒蛋白合成的調(diào)節(jié)作用。在硒的生物化學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)驚人的新進(jìn)展是發(fā)現(xiàn)硒蛋白mRNA中的終止密碼子UGA指導(dǎo)硒半胱氨酸（SeCys）共價(jià)插入。應(yīng)用這一特殊密碼子特異插入SeCys，提示SeCys在核糖體蛋白質(zhì)合成方面可以看成是第

7、21種氨基酸，UGA被定為SeCys的遺傳密碼。這個(gè)發(fā)現(xiàn)明確了硒直接參與硒蛋白的翻譯過程而不是翻譯后參入?！　≌婧松颯eCys的合成和插入是受轉(zhuǎn)運(yùn)SeCys的Trna（SeCys-tRNAsce）調(diào)節(jié)的與翻譯同時(shí)進(jìn)行的過程。SeCys的碳鏈骨架來自于絲氨酸，有兩種具有獨(dú)特的二級和三級結(jié)構(gòu)的抑制性tRNA（tRNAsec）連接絲氨酸和UGA密碼子?！　∥鞍椎暮铣墒且粋€(gè)復(fù)雜的過程。原核生物中硒蛋白的合成過程已清楚。在原核生物中，SeCys的合成和參入需要有mRNA開放閱讀框架中的一個(gè)UGA密碼、UGA下游緊接的具有特異順序的莖環(huán)結(jié)構(gòu)、4

8、種獨(dú)特的基因（SELA、SELB、SELC、SELD）產(chǎn)物和攜帶有UGA反密碼子的tRNAsec。SELD基因產(chǎn)物是磷酸硒激酶它能催化ATP和硒化物生成磷酸硒。SELC基因的產(chǎn)物的絲氨酰-tRNA合成酶，催