Selenoproteiny jsou proteiny obsahující jeden nebo více zbytků aminokyseliny selenocysteinu obsahující selen (Se-Cys). Mezi selenoproteiny, jejichž funkce byly popsány, patří 5 glutathionperoxidáz a 3 thioredoxinreduktázy , které obsahují pouze jeden selenocysteinový zbytek [1] . Selenoprotein P je nejběžnější plazmatický selenoprotein . Jeho struktura je poněkud neobvyklá, protože u lidí obsahuje 10 selenocysteinových zbytků, které jsou seskupeny do 2 domén : jedna - dlouhá - doména umístěná na N-konci polypeptidového řetězce, obsahuje 1 zbytek selenocysteinu, druhá - krátký – nachází se na C-konci a zahrnuje 9 zbytků selenocysteinu. Dlouhá doména je pravděpodobně enzymatická doména, zatímco krátká doména je považována za zodpovědnou za bezpečný transport vysoce reaktivního selenu v těle [2] [3] .
Selenoproteiny se nacházejí v představitelích všech tří domén: eukaryota , archaea a bakterie . Z eukaryot jsou selenoproteiny poměrně běžné u zvířat , ale u zástupců jiných říší jsou vzácné nebo zcela chybí (jeden selenoprotein byl izolován ze zelené řasy Chlamydomonas , ale u jiných rostlin a hub to nebylo provedeno ). U bakterií a archeí mají selenoproteiny pouze některé fylogenetické skupiny, zatímco u většiny zcela chybí. Tyto závěry byly učiněny na základě sekvenování a analýzy celých genomů , které prokázaly přítomnost či nepřítomnost hlavních a pomocných genů odpovědných za syntézu selenoproteinů v příslušném organismu.
Kromě selenoproteinů obsahujících selenocystein je známa řada bakteriálních selenoproteinů, ve kterých je atom selenu vázán nekovalentně . Předpokládá se, že většina z těchto proteinů obsahuje na svých aktivních místech selenidový ligand ke kofaktoru molybdopterinu . Mezi tyto proteiny patří nikotinátdehydrogenáza [ Eubacterium barkeri , stejně jako xanthindehydrogenáza . Selen může být také začleněn do modifikovaných dusíkatých bází v tRNA (jako 2-seleno-5-methylaminomethyluridin ) .
Konečně, selen lze nalézt v proteinech jako součást aminokyseliny selenomethionin , která někdy náhodně nahrazuje methionin . Proteiny obsahující takto nespecificky vložený selenomethionin se nepovažují za selenoproteiny. Avšak nahrazení všech methioninových zbytků selenomethioninovými zbytky se široce používá k řešení fázového problému difrakční analýzy , která se používá k určení prostorové struktury proteinů. Zatímco substituce methioninu za selenomethionin nemá vážné následky (alespoň u bakterií), nespecifická inzerce selenocysteinu místo cysteinu je extrémně toxická. To může vysvětlit přítomnost poměrně složité cesty pro biosyntézu selenocysteinu a jeho vložení do selenoproteinu, která zabraňuje existenci volných aminokyselin jako meziproduktů. Proto, i když selenocystein obsahující selenoprotein dostane do těla s jídlem, pak, aby mohl být použit jako zdroj selenu, musí se selenocystein nejprve rozložit, poté se syntetizuje nový selenocystein a je již obsažen v selenoproteinu.
Selen je životně důležitý prvek pro zvířata, včetně lidí. Dosud bylo v lidských buňkách a tkáních popsáno asi 25 různých selenoproteinů obsahujících selenocystein. Protože nedostatek selenu zbavuje buňku schopnosti syntetizovat selenoproteiny, jsou účinky spojené s nedostatečným příjmem selenu způsobeny nepřítomností jednoho nebo více specifických selenoproteinů v těle. Bylo zjištěno, že tři selenoproteiny, TR1 , TR3 a GPx4 , jsou u myší nezbytné. Na druhou stranu příliš mnoho selenu v potravinách má toxické účinky a způsobuje otravy. Hranice mezi nezbytnými a toxickými koncentracemi selenu je poměrně úzká.
Mezi lidské selenoproteiny patří: