En biología molecular, una selenoproteína es cualquier proteína que incluye un residuo de aminoácido selenocisteína (Sec, U, Se-Cys) . Entre las selenoproteínas caracterizadas funcionalmente se encuentran cinco glutatión peroxidasas (GPX) y tres tiorredoxinas reductasas (TrxR/TXNRD), que contienen solo un Sec. [1] La selenoproteína P es la selenoproteína más común que se encuentra en el plasma. Es inusual porque en los humanos contiene 10 residuos Sec, que se dividen en dos dominios, un dominio N-terminal más largo que contiene 1 Sec y un dominio C-terminal más corto que contiene 9 Sec. El dominio N-terminal más largo probablemente sea un dominio enzimático, y el dominio C-terminal más corto probablemente sea un medio para transportar de forma segura el átomo de selenio muy reactivo por todo el cuerpo. [2] [3]
Las selenoproteínas existen en todos los dominios principales de la vida, eucariotas , bacterias y arqueas . Entre los eucariotas , las selenoproteínas parecen ser comunes en los animales , pero raras o ausentes en otros filos: se ha identificado una en el alga verde Chlamydomonas , pero casi ninguna en otras plantas o en hongos . El arándano americano ( Vaccinium macrocarpon Ait.) es la única planta terrestre conocida [¿ cuándo? ] que posee maquinaria a nivel de secuencia para producir selenocisteína en su genoma mitocondrial , aunque su nivel de funcionalidad aún no está determinado. [4] Entre las bacterias y las arqueas, las selenoproteínas solo están presentes en algunos linajes, mientras que están completamente ausentes en muchos otros grupos filogenéticos. Estas observaciones han sido confirmadas recientemente por el análisis del genoma completo , que muestra la presencia o ausencia de genes de selenoproteína y genes accesorios para la síntesis de selenoproteínas en el organismo respectivo. [ cita requerida ]
Además de las selenoproteínas que contienen selenocisteína , también existen algunas selenoproteínas conocidas de especies bacterianas, [5] que tienen selenio unido de forma no covalente. Se cree que la mayoría de estas proteínas contienen un ligando de selenio a un cofactor de molibdopterina en sus sitios activos (por ejemplo, la nicotinato deshidrogenasa de Eubacterium barkeri o las xantinas deshidrogenasas ). El selenio también se incorpora específicamente en bases modificadas de algunos ARNt (como 2-seleno-5-metilaminometil-uridina).
Además, el selenio se presenta en las proteínas como selenometionina incorporada de forma inespecífica , que reemplaza los residuos de metionina. Las proteínas que contienen dichos residuos de selenometionina incorporados de forma inespecífica no se consideran selenoproteínas. Sin embargo, la sustitución de todas las metioninas por selenometioninas es una técnica reciente y ampliamente utilizada para resolver el problema de la fase durante la determinación de la estructura cristalográfica de rayos X de muchas proteínas ( MAD-phasing ). Si bien el intercambio de metioninas por selenometioninas parece ser tolerado (al menos en las células bacterianas), la incorporación inespecífica de selenocisteína en lugar de cisteína parece ser altamente tóxica. Esta puede ser una de las razones de la existencia de una vía bastante complicada de biosíntesis de selenocisteína e incorporación específica en selenoproteínas, que evita la aparición del aminoácido libre como intermediario. Por lo tanto, incluso si una selenoproteína que contiene selenocisteína se absorbe en la dieta y se utiliza como fuente de selenio, el aminoácido debe degradarse antes de sintetizar una nueva selenocisteína para su incorporación a una selenoproteína.
El selenio es un nutriente vital en los animales, [6] incluidos los humanos. Hasta ahora se han observado alrededor de 25 selenoproteínas diferentes que contienen selenocisteína en células y tejidos humanos. [7] Dado que la falta de selenio priva a la célula de su capacidad para sintetizar selenoproteínas, se cree que muchos de los efectos sobre la salud de la baja ingesta de selenio se deben a la falta de una o más selenoproteínas específicas. Se ha demostrado que tres selenoproteínas, TXNRD1 (TR1), TXNRD2 (TR3) y glutatión peroxidasa 4 (GPX4), son esenciales en experimentos de inactivación en ratones. Por otro lado, demasiado selenio en la dieta causa efectos tóxicos y puede provocar intoxicación por selenio . El umbral entre las concentraciones esenciales y tóxicas de este elemento es bastante estrecho, con un factor en el rango de 10-100.
Las mutaciones en la selenoproteína N ( SELENON , anteriormente SEPN1) en humanos causan un subtipo de distrofia muscular congénita conocida como miopatía relacionada con SELENON. [8] [9]
Las selenoproteínas humanas incluyen:
Las selenoproteínas bacterianas incluyen: