研究人员发现硒如何与蛋白质结合

人类需要八种必需的微量元素才能保持身体健康，其中一种是硒 - 一种强大的抗氧化剂，对甲状腺和大脑功能以及新陈代谢非常重要。但是，在将它们整合到蛋白质分子中之前，身体不能使用微量元素。硒是独特的，因为它在蛋白质分子仍在制造时被折叠成蛋白质。在细胞合成蛋白质后，将所有其他微量元素添加到它们各自的蛋白质分子中。伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员已经确切地发现了硒如何与硒蛋白结合。

蛋白质通过将氨基酸连接在一起，链中一次一个地制成。称为核糖体的细胞结构作为对接站，蛋白质生产中涉及的所有成分都聚集在一起 - 信使RNA，作为蛋白质的蓝图; 氨基酸结构单元，各自与其特定的转移RNA相连; 和各种辅助分子。

伸长因子是一种重要类型的辅助蛋白，在蛋白质合成过程中将氨基酸引导至核糖体。在人体中，延伸因子 eEF1A有助于将核糖体中的氨基酸串联起来 - 即除了硒代半胱氨酸之外的所有氨基酸，硒含有保持硒的氨基酸。在人类中，硒代半胱氨酸通过称为eEFSec的独特延伸因子被合并到蛋白质中。与eEF1A截然不同。

“我们已经知道，在蛋白质合成方面，硒是特殊的，因为还有其他一套规则和工具在使用，”UIC医学院生物化学和分子遗传学副教授Miljan Simonovic说。作者在纸上。“它不仅具有自身的延伸因子，而且硒代半胱氨酸也非常不寻常，因为它在遗传密码中用相同的三字母键或密码子表示蛋白质合成停止。”

通常，当核糖体读取信使RNA或mRNA并到达该终止密码子时，它会从mRNA中分离，因为它的工作已完成，尽管全长蛋白质仍可通过其他过程进行修饰。

但有时核糖体会运行停止标志并添加硒代半胱氨酸，并继续延长蛋白质直至达到另一个停止标志。

“当终止密码子意味着'引入硒代半胱氨酸'时，额外的蛋白质因子以及终止密码子周围mRNA的结构特征，如环，表明核糖体不会阻止硒蛋白的产生，”Malgorzata Dobosz-Bartoszek说，博士后生物科学研究助理，该论文的第一作者。“硒代半胱氨酸延伸因子eEFSec在帮助识别终止密码子实际编码硒代半胱氨酸方面起着关键作用。”

西蒙诺维奇表示，eEFSec延伸因子在将硒代半胱氨酸传递给核糖体时如何改变形状也存在分歧。研究人员表明，eEFSec在输送硒代半胱氨酸时会弯曲约20度，而当eEF1A从其他氨基酸中脱落时，它会“更加显着 - 更像90度”。

西蒙诺维奇认为，在蛋白质合成过程中，硒代半胱氨酸的处理方式如此不同，可追溯到大氧合事件。这是大约23亿年前地球大气中的自由氧突然飙升的时期，由于植物的进化出现和光合作用是从太阳获取能量的一种方式。生物体需要发展出防止氧化引起的细胞损伤的方法，而硒是一种强大的抗氧化剂。但是已经存在的将微量元素掺入蛋白质的方法可能不适用于硒，硒具有极高的反应性。

“我们知道eEFSec有一个独特的领域，可以帮助它安全地与硒代半胱氨酸相互作用，”西蒙诺维奇说。