硒蛋白家族及其功能的研究进展

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1、硒蛋白家族及其功能的研究进展刘哲1，张峰2，梁建斌3，于德斌3，武瑞3（1.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院，黑龙江大庆163319；2.大庆油田总医院，黑龙江大庆163331；3.黑龙江八一农垦大学动物科学技术学院，黑龙江大庆163319）中图分类号：TQ125.2文献标志码：A文章编号：0529-6005（2014）07-0061-03硒(Se)是对人类健康非常重要的微量元素，其功能涉及甲状腺激素代谢、预防神经退行性病变和癌症，以及免疫反应。硒的生物学效应的主要通过硒蛋白的产生，硒蛋白参与免疫

2、细胞激活、增殖和分化，驱动天然免疫与适应性免疫。研究硒蛋白的作用机理，对掌握硒蛋白调控生物合成和代谢尤为重要。1Se的生物活性及其功能非常低或高的硒水平都是有害或致命的。硒在机体内主要以含硒酶和硒蛋白质两种活性物质存在。硒代氨基酸主要是硒代蛋氨酸(Se-Met)和硒代半胱氨酸(Se-Cys；Sec)。人类摄取Se主要是Se-Met，通过小分子量硒化合物发挥它的生物效应。亚硒酸盐和Se-Met可能代谢成甲基硒化合物，癌症特有的硒化合物，例如，甲基硒酸在弥漫型B淋巴瘤细胞系可能抑制组蛋白脱乙酰酶(HDA

3、C)活性[1]。饮食中缺乏硒会导致免疫功能障碍和炎症，硒通过硒蛋白表达对巨噬细胞运转产生影响，从而影响免疫和组织内环境平衡。2硒蛋白的合成硒蛋白的生物合成需编码Sec的UGA码、特殊的tRNA、硒代半胱氨酸插入序列（SECIS）元件和辅助翻译的蛋白因子。这个过程是由丝氨酸(Ser)结合tRNA(tRNA(Ser)Sec)来生成Ser-tRNASec。Ser-tRNASec的Ser残基是磷酸化酶,使用单硒磷酸作为供体的Se转化为硒代半胱氨酸tRNASec（Sec-tRNASec）。Sec-tRNASe

4、c转移Sec进入，生成硒蛋白[2]。这个机制需要专门的CIS元素出现在硒蛋白mRNA（即SECIS）和蛋白质因子（包括SECIS-结合蛋白2和硒代半胱氨酸翻译延长因子及其他），由此收稿日期：2013-05-23基金项目：国家自然科学基金项目（31272624/C180802）作者简介：刘哲(1978-)，女，副教授，博士生，从事生物工程专业，E-mail：liuzhe5@163.com通讯作者：武瑞，E-mail：fuhewu@126.com产生含Sec氨基酸蛋白质，为各种生物利用。3硒蛋白家族3

5、.1硒蛋白概述已知25个人类基因编码硒蛋白（Selenoprotein）[2]，其中24种硒蛋白存在于鼠中。硒蛋白表达对于生存是至关重要的，缺乏SectRNA的老鼠，导致胚胎死亡[3]。尽管不同硒蛋白的生物功能各异，但其生化基础主要是Sec的氧化还原活性，如GPx参与调节胞内氧化还原平衡，TrxR调节二硫键与巯基的平衡、参与胞内氧化还原信号传导；Sep15参与内质网上二硫键的形成；Dio通过氧化还原调节甲状腺激素代谢；SelP通过抗氧化在脑神经细胞中发挥作用；SelR是蛋氨酸亚砜还原酶；SelW、S

6、elM、SelH等通过氧化还原作用参与各种生理环节。硒蛋白I可能参与磷脂生物合成；硒蛋白N参与有关RyR内质网的钙动员；硒磷酸合成酶参与所有硒蛋白的合成。非硒蛋白表达也影响硒的可用性，其机制目前还不清楚。硒蛋白的表达和功能与硒水平关系尚不明确，某些硒蛋白不受硒摄入的影响。3.2硒蛋白家族3.2.1谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶（glutathioneperoxidase，GSH-Px，GPx）活性与Se摄入量有关，GPx是最典型的含硒酶，GPx的主要作用是促进氢过氧化物代谢，减少对机体的损伤。

7、GPx利用其位于活性中心的Se来消除活性氧（ROS），包括过氧化氢(H2O2)和磷脂氢过氧化物。人类谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）有8个亚型，其中GPx1-6包含Se。在哺乳动物第一个被识别的硒蛋白是GPx1（细胞型，CGPx）。其他成员包括GPx2（胃肠型；GPx-GI），GPX3（血浆型；eGPx），GPx4（磷脂型；PHGPx）。CGPx的活性由肝脏中Se水平调节，表达在各类细胞的胞浆。GPx1和GPx4在大多数组织中表达，也包括一些免疫组织和细胞[4]。GPx2主要表达在胃肠道上皮，在胃肠道细

8、胞检测不到cGPxmRNA，说明GPx2在保护消化道脂质过氧化毒性损伤中起主要作用；GPx362中国兽医杂志2014年（第50卷）第7期ChineseJournalofVeterinaryMedicine合成在肾、心和甲状腺。只有GPx3在循环分泌用于血浆，定位于细胞外。人类GPx3占总血浆Se的20%～40%。PHGPx是一种保护脂膜的抗氧化酶,可直接减少脂质过氧化物，下调环氧化酶的活性，说明其对活性氧的调控起重要作用。GPx6是一种人类硒蛋白，它定位在嗅觉上皮和胚