哺乳动物硒蛋白的研究进展

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1、哺乳动物硒蛋白的研究进展摘要硒是哺乳动物和人必需的微量元素。硒的生物学功能主要是以硒蛋白的形式表现的。到目前为止，已经克隆并测定cDNA顺序的哺乳动物硒蛋白有9种，它们是细胞内谷胱甘肽过氧化酶、磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶、胃肠谷甘肽过氧化物酶。Ⅰ型碘化甲状腺原氨酸5’脱碘酶、硒蛋白P和硒蛋白CS）似乎更恰当[11]。但是1996年作者本人否定了它是硒蛋白。　　二、特点及分布　　（一）特点9种硒蛋白中的硒都以SeCys形式在于蛋白质多肽中，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个相同的亚基构成，每个亚基含

2、一个硒原子，三者与PHGPX和IDI的动力学反应都符合乒乓机制。从各种生物分离得到的cGPX分子量为76-92kD。人的eGPX分子量约93kD。比cGPX分子略大些。它的特异活性只有cGPX的10%。与cGPX不同，它是一种糖蛋白。PHGPX是一个单体，含一个原子的硒，分子量约为20kD左右。它的活性被碘乙酸抑制。这种酶有界面性质，即作用于膜和水相之间的界面，是一种膜结合酶，它对卵磷脂过氧化物的活性比对氢过氧化物活性高3.5倍[12]。GPX-GI每个亚基的分子量为22kD，与cGPX和eGPX无交叉免疫原性。IDI是膜结合酶。具有很

3、强的疏水性，分子量约27-29kD，每分子含一个硒原子，它结底物的亲和性为rT3＞＞T4＞T3，对丙基硫氧嘧啶高度敏感[5，13]。IDⅡ和IDⅢ的动力学机制都符合顺序机制，丙基硫氧嘧啶对它们无影响，对底物的亲的性IDⅡ是T4＞rT3，IDⅢ是T3＞T4。硒蛋白P是糖蛋白，分子量约为57kD，由一条多肽链构成，是发现的第一个一条多肽链中含有多个SeCys的硒蛋白。理论上含有10个SeCys实测7.5个，二者差别原因不清。硒蛋白P有富硒区，还富含半胱氨酸（17个）和组氨酸（23个），能与肝素结合。硒蛋白RNA位于细胞内质网和线粒体膜上[1

4、3，16]。IDⅡ主要存在于大脑、垂体和褐色脂肪组织，最近在人胚的心脏、骨骼肌和胎盘中有它的表达[6、7]。IDⅢ主要存在于中枢神经系统、眼和胎盘中[8]。硒蛋白P存在于血浆中，也存在于肝、肾、心、肺、脑等多种组织的细胞外。近年来报道，与生物膜有联系[13]。硒蛋白RNA，这提示在哺乳动物中保护消化道的脂质过氧化毒性损伤中GPX-GI起主要作用[4]。　　IDⅠ的生理作用是在外周组织中如肝和肾中发挥脱碘作用。把甲状腺素产生的T4转化为有生物活性的T3从而在很多生物过程中发挥重要作用[13]。IDⅡ的作用是垂体、大脑和褐色脂肪组织局部T4

5、脱碘，调节局部组织细胞中的T3水平。IDⅢ只能使T4苯环上5位的碘脱去，使T4转化为rT3。三种脱碘酶的主要作用是维持机体甲状腺激素代谢的动态平衡：一是将低活性形式（T4）转化为活性高的形式（T3）；二是使甲状腺激素降解为活性低或无活性的形式[5-8，13]。　　硒蛋白P真正的生物学功能还不清楚。一般认为硒蛋白P有运输硒的功能。硒蛋白P含有很多巯基和硒，提示它有很强的还原能力，这与它在血浆中抗自由基或其它反应的活性分子的保护剂一致。Burk等认为硒蛋白P可能参与血红素代射，保护diquat诱导的肝坏死和脂质过氧化，提示它可能是自由基的清

6、除剂[14]。　　硒蛋白W的功能不清。根据硒以SeCys形式存在，推测可能作为抗氧化剂。它在肌肉中比在其它组织中含量高，提示它在肌肉代谢中可能起重要作用[10]。　　四、表达和调控　　基因表达包括DNA转录成mRNA和mRNA翻译成蛋白质。真核生物基因的表达受多级调控系统的调节。本文主要阐述硒参入到硒蛋白中的机制和硒对硒蛋白合成的调节作用。在硒的生物化学领域中一个惊人的新进展是发现硒蛋白mRNA中的终止密码子UGA指导硒半胱氨酸（SeCys）共价插入。应用这一特殊密码子特异插入SeCys，提示SeCys在核糖体蛋白质合成方面可以看成是第

7、21种氨基酸，UGA被定为SeCys的遗传密码。这个发现明确了硒直接参与硒蛋白的翻译过程而不是翻译后参入。　　真核生物SeCys的合成和插入是受转运SeCys的Trna（SeCys-tRNAsce）调节的与翻译同时进行的过程。SeCys的碳链骨架来自于丝氨酸，有两种具有独特的二级和三级结构的抑制性tRNA（tRNAsec）连接丝氨酸和UGA密码子。　　硒蛋白的合成是一个复杂的过程。原核生物中硒蛋白的合成过程已清楚。在原核生物中，SeCys的合成和参入需要有mRNA开放阅读框架中的一个UGA密码、UGA下游紧接的具有特异顺序的茎环结构、4

8、种独特的基因（SELA、SELB、SELC、SELD）产物和携带有UGA反密码子的tRNAsec。SELD基因产物是磷酸硒激酶它能催化ATP和硒化物生成磷酸硒。SELC基因的产物的丝氨酰-tRNA合成酶，催