Selenocisteína - Selenocysteine

Selenocisteína
L-selenocisteína-2D-esquelético.png
Nombres
Nombre IUPAC
Ácido 2-amino-3-selanilpropanoico
Otros nombres
L- selenocisteína; 3-selanil- L- alanina; Cisteína de selenio
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA 100.236.386 Edita esto en Wikidata
KEGG
UNII
  • InChI = 1S / C3H7NO2Se / c4-2 (1-7) 3 (5) 6 / h2,7H, 1,4H2, (H, 5,6) / t2- / m0 / s1 chequeY
    Clave: ZKZBPNGNEQAJSX-REOHCLBHSA-N chequeY
  • InChI = 1 / C3H7NO2Se / c4-2 (1-7) 3 (5) 6 / h2,7H, 1,4H2, (H, 5,6) / t2- / m0 / s1
    Clave: ZKZBPNGNEQAJSX-REOHCLBHBZ
  • O = C (O) [C @@ H] (N) C [SeH]
  • Zwiterión : O = C ([O -]) [C @@ H] ([NH3 +]) C [SeH]
Propiedades
C 3 H 7 N O 2 Se
Masa molar 168,065  g · mol −1
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referencias de Infobox

La selenocisteína (símbolo Sec o U , en publicaciones más antiguas también como Se-Cys ) es el 21º aminoácido proteinogénico . Las selenoproteínas contienen residuos de selenocisteína. La selenocisteína es un análogo de la cisteína más común con selenio en lugar del azufre .

La selenocisteína está presente en varias enzimas (por ejemplo, glutatión peroxidasas , tetrayodotironina 5 'desyodasas , tiorredoxina reductasas , formiato deshidrogenasas , glicina reductasas , selenofosfato sintetasa 2 , metionina- R - sulfóxido reductasa B1 ( SEPX1 ) y algunas hidrogenasas . Ocurre en los tres dominios de la vida .

La selenocisteína fue descubierta por la bioquímica Thressa Stadtman en los Institutos Nacionales de Salud .

Química

La selenocisteína es el análogo Se de la cisteína. Rara vez se encuentra (y no está disponible comercialmente) porque es muy susceptible a la oxidación por aire. Más común es el derivado oxidado selenocistina, que tiene un enlace Se-Se. Tanto la selenocisteína como la selenocistina son sólidos blancos. El grupo Se-H es más ácido ( p K a = 5,43) que el grupo tiol, por lo que se desprotona a pH fisiológico .

Estructura

La selenocisteína tiene una estructura similar a la de la cisteína , pero con un átomo de selenio que ocupa el lugar del azufre habitual. Tiene un grupo selenol . Al igual que otros aminoácidos proteinogénicos naturales, la cisteína y la selenocisteína tienen quiralidad L en la notación D / L más antigua basada en la homología con D - y L - gliceraldehído . En el nuevo sistema R / S de designar quiralidad, basado en los números atómicos de átomos cerca del carbono asimétrico, tienen quiralidad R , debido a la presencia de azufre o selenio como segundo vecino del carbono asimétrico. Los aminoácidos quirales restantes, que tienen solo átomos más ligeros en esa posición, tienen quiralidad S. )

Las proteínas que contienen un residuo de selenocisteína se denominan selenoproteínas . La mayoría de las selenoproteínas contienen un solo residuo de selenocisteína. Las selenoproteínas que exhiben actividad catalítica se denominan selenoenzimas.

Biología

La selenocisteína tiene un potencial de reducción menor que la cisteína. Estas propiedades lo hacen muy adecuado en proteínas que intervienen en la actividad antioxidante .

Aunque se encuentra en los tres dominios de la vida, no es universal en todos los organismos. A diferencia de otros aminoácidos presentes en las proteínas biológicas , la selenocisteína no se codifica directamente en el código genético . En cambio, está codificado de una manera especial por un codón UGA , que normalmente es el codón de terminación "ópalo" . Este mecanismo se denomina recodificación traduccional y su eficacia depende de la selenoproteína que se sintetiza y de los factores de iniciación de la traducción . Cuando las células crecen en ausencia de selenio, la traducción de selenoproteínas termina en el codón UGA, lo que da como resultado una enzima truncada y no funcional. Se hace que el codón UGA codifique selenocisteína mediante la presencia de una secuencia de inserción de selenocisteína (SECIS) en el ARNm . El elemento SECIS se define por secuencias de nucleótidos características y patrones de apareamiento de bases de estructura secundaria. En las bacterias , el elemento SECIS se ubica típicamente inmediatamente después del codón UGA dentro del marco de lectura de la selenoproteína. En Archaea y en eucariotas , el elemento SECIS está en la región no traducida 3 ' (3' UTR) del ARNm y puede dirigir múltiples codones UGA para codificar residuos de selenocisteína.

A diferencia de los otros aminoácidos, no existe una reserva libre de selenocisteína en la célula. Su alta reactividad provocaría daños en las células. En cambio, las células almacenan selenio en la forma oxidada menos reactiva, selenocistina, o en forma metilada, selenometionina. La síntesis de selenocisteína ocurre en un ARNt especializado , que también funciona para incorporarlo en polipéptidos nacientes.

La estructura primaria y secundaria del tRNA específico de selenocisteína, tRNA Sec , difieren de las de los tRNA estándar en varios aspectos, sobre todo en tener un tallo aceptor de 8 pares de bases (bacterias) o 10 pares de bases (eucariotas), un brazo de región variable largo y sustituciones en varias posiciones de base bien conservadas. Los tRNA de selenocisteína se cargan inicialmente con serina por la seril-tRNA ligasa , pero el Ser-tRNA Sec resultante no se usa para la traducción porque no es reconocido por el factor de elongación de traducción normal ( EF-Tu en bacterias, eEF1A en eucariotas).

Más bien, el residuo de serilo unido al ARNt se convierte en un residuo de selenocisteína mediante la enzima selenocisteína sintasa que contiene piridoxal fosfato . En eucariotas y arqueas, se requieren dos enzimas para convertir el residuo de serilo unido a tRNA en un residuo de selenocisteinilo de tRNA: PSTK ( O -fosfoseril-tRNA [Ser] Sec quinasa) y selenocisteína sintasa. Finalmente, el Sec-tRNA Sec resultante se une específicamente a un factor de elongación traduccional alternativo (SelB o mSelB (o eEFSec)), que lo entrega de manera dirigida a los ribosomas que traducen los ARNm para las selenoproteínas. La especificidad de este mecanismo de entrega es provocada por la presencia de un dominio proteico adicional (en bacterias, SelB) o una subunidad adicional ( SBP2 para eucariotas mSelB / eEFSec) que se unen a las correspondientes estructuras secundarias de ARN formadas por los elementos SECIS en la selenoproteína. ARNm.

La selenocisteína es descompuesta por la enzima selenocisteína liasa en L - alanina y seleniuro.

A partir de 2021, se sabe que 136 proteínas humanas (en 37 familias) contienen selenocisteína (selenoproteínas).

Los derivados de selenocisteína γ-glutamil- Se -metilselenocisteína y Se -metilselenocisteína se encuentran naturalmente en plantas de los géneros Allium y Brassica .

Aplicaciones

Las aplicaciones biotecnológicas de la selenocisteína incluyen el uso de 73 Se marcado con Se (vida media de 73 Se = 7,2 horas) en estudios de tomografía por emisión de positrones (PET) y 75 Se marcado con Se (vida media de 75 Se = 118,5 días) en estudios específicos. radiomarcaje , facilitación de la determinación de fase por difracción anómala de longitudes de onda múltiples en la cristalografía de rayos X de proteínas mediante la introducción de Sec solo, o Sec junto con selenometionina (SeMet), e incorporación del isótopo estable 77 Se, que tiene un espín nuclear de1/2y se puede utilizar para RMN de alta resolución , entre otros.

Ver también

  • Pirrolisina , otro aminoácido que no está en el grupo básico de 20.
  • Selenometionina , otro aminoácido que contiene selenio, que se sustituye aleatoriamente por metionina.

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos