Discovering Gavialis gangeticus selenoproteins

Introducció

Selenocisteïnes

Selenoproteïnes

Síntesi de
selenoproteïnes

Gavialis gangeticus

Genomes de
referència

 

Introducció

El seleni és un micronutrient essencial per microorganismes, animals i altres eucariotes. Tot i així, també és molt tòxic en la seva forma lliure. Tot i així, tant un excés com un dèficit de seleni produiran patologia.

La deficiència de seleni resulta en la malaltia de Keshan que produeix necrosi del miocardi i debilitament del cor. Actualment, nous estudis també han observat que hi podria haver una associació entre el consum de seleni en la dieta i la prevenció del càncer de pròstata mostrant una altra vegada la importància d’aquest nutrient.

En excés és tòxic perquè es sobrepassa la capacitat de l’organisme de quelació de seleni i, com ja hem mencionat abans, la seva forma lliure és tòxica. Per tant, trobarem el seleni en selenocisteïnes, un aminoàcid representat per Sec i U.1

Selenocisteïnes

La selenocisteïna no és part dels 20 aminoàcids principals sinó que és considerat el número 21. Estructuralment, és igual que la cisteïna però, on hi ha un àtom de sofre en la cisteïna, a la selenocisteïna hi trobem un àtom de seleni. Degut a la similitud descrita anteriorment, podem trobar homòlegs on, inicialment a l'evolució hi havia una selenocisteïna i ara hi ha una cisteïna. Parlem de selenoproteïnes i homòlegs de cisteïna.2 3

Selenoproteïnes

Les selenoproteïnes tenen com a característica la presència de selenocisteïna a la seva seqüència. Són proteïnes redox i hi ha estudis que els atribueixen altres funcions com la d'antioxidant, antitumoral i capacitat immunològica, a més de quelants de seleni.4

Estan distribuïdes en els tres dominis: bactèries, arqueobacteris i eucariotes, exceptuant a les plantes. A més, trobem una gran diversitat entre les espècies que posseeixen aquestes proteïnes. Per exemple, ortòlegs d'una selenoproteïna poden tenir una cisteïna (homòlegs de cisteïna), algunes espècies no presenten selenoproteïnes i també podem trobar diferent nombre de selenoproteïnes depenent de l'espècie.5

Síntesi de selenoproteïnes

En general, la síntesi de selenoproteïnes és igual que la d'altres proteïnes. L’única diferència és que inclouen un aminoàcid addicional, la selenocisteïna. En conseqüència, explicarem la síntesi d’aquest aminoàcid i la seva incorporació a la proteïna durant la traducció.

Per tal de sintetitzar selenocisteïna només podem utilitzar el seleni que està en forma de selenofosfat. Aquesta forma la podem obtenir a partir de la dieta gràcies a la Selenofosfat Sintetasa (SPS2).

L'estructura responsable d’introduir la selenocisteïna a la seqüència d’aminoàcids és el selenocisteinil-tRNA i la seva síntesi és la següent:

L’enzim seril-tRNA sintetasa uneix una serina al tRNA el qual servirà com a precursor de la selenocisteïna. Després, la fosfoseril-tRNA kinasa (Pstk) fosforilarà la serina del tRNA i, finalment, la selenocisteina sintetasa (SLA/LP) incorporarà el selenofosfat a l’aminoàcid. Aquesta forma donarà lloc eventualment a la formació de selenocisteinil-tRNA.6

Un cop tenim el selenocisteinil-tRNA l’hem d’incorporar en la seqüència de la proteïna durant la traducció. El codó assignat a la selenocisteïna és UGA que normalment codifica com a codó STOP. Per tant, la maquinària de traducció hauria de parar quan detecta aquest codó. Tot i així, en el cas de les selenoproteïnes s’interpreten els codons UGA com a selenocisteïna en comptes de STOP.7 8

Això és degut a l’estructura SECIS (Selenocysteine Insertion Sequence), un loop d'RNA localitzat a l’extrem 3’-UTR.

La maquinària de traducció pot introduir una selenocisteïna quan troba el codó UGA amb presència de SECIS gràcies a dues proteïnes: SBP2 (SECIS Binding Protein 2) i eEFsec.

La proteïna SBP2 s’uneix al SECIS i quan SBP2 està unit, eEFsec es pot unir a la maquinària de traducció i reclutar la selenocisteinil-tRNA. La incorporació de Sec i la funció de eEFsec com a factor d’elongació fa possible que es continui la traducció fins el següent codó STOP. 6 7 9




Gavialis gangeticus

Gavialis gangeticus, també conegut com a gavial, és un cocodril natiu de la part nord del subcontinent indi. La població global s'estima en 235 individus, per tant, és una espècie en perill d’extinció.

És un dels cocodrilians més grans, pot arribar fins els 6,25 metres de longitud. Té unes 110 dents interdigitades en un morro molt llarg i prim que fa que estigui molt ben adaptat per caçar peixos.

Els gavials havien habitat la major part dels sistemes fluvials del subcontinent indi però, actualment, només habita un 2% del seu hàbitat original.10

Domini: Eukarya

Regne: Animalia

Fílum: Chordata

Classe: Reptilia

Ordre: Crocodilia

Família: Gavialidae

Gènere: Gavialis

Espècie: G. gangeticus

Tria de genomes de referència

Els genomes filogenèticament més propers pels quals tenim notacions de selenoproteïnes a SelenoDB són les aus. Concretament hem escollit el genoma del pollastre (Gallus gallus) perquè al ser un organisme model considerem que estarà més ben estudiat.11 A més, també hem utilitzat el genoma humà perquè és el que està més millor anotat a dia d'avui.