Selenoproteína

Una selenoproteína es cualquier proteína que incluya un residuo de selenocisteína. Las selenoproteínas existen en todas las principales formas de vida, eucariotas, bacterias y arqueas. Entre los eucariotas, las selenoproteínas parecen ser muy comunes en los animales, pero rara o ausente en otros filo (una ha sido identificada en el alga verde Chlamydomonas, pero ninguno en otras plantas o en hongos). Entre las bacterias y arqueas, las selenoproteínas están presentes sólo en algunos linajes, mientras que están totalmente ausentes en otros muchos grupos filogenéticos. Estas observaciones han sido confirmadas por el análisis completos del genoma, lo que demuestra la presencia o ausencia de genes de selenoproteínas o sus proteínas accesorias.

Además de las selenoproteínas que contienen selenocisteína, también hay algunas selenoproteínas de especies bacterianas, que poseen un selenio unido no covalentemente. La mayoría de estas proteínas se cree que contienen un selénido ligado a un cofactor de molibdopterina en sus sitios activos (e.g. la nicotinato deshidrogenasa de Eubacterium barkeri o la xantina deshidrogenasa). El selenio es también específicamente incorporado en bases modificadas de algunos ARNt (como 2-seleno-5-metilaminometil-uridina).

Además, el selenio se encuentra en proteínas por incorporación inespecífica de selenometionina, que sustituye a los residuos de metionina. Las proteínas que contengan tales residuos no son consideradas selenoproteínas. Sin embargo, la sustitución de todas los metioninas por selenometioninas es una técnica ampliamente utilizada en la solución de problema de la fase durante la determinación de estructura por cristalografía de rayos X de muchas proteínas (método MAD). Si bien el intercambio de metioninas por selenometioninas parece ser tolerado (al menos en las células bacterianas), la incorporación de selenocisteínas inespecíficas en lugar de cisteína parece ser altamente tóxico. Esto puede ser una de las razones de la existencia de una vía bastante complicada para la biosíntesis de selenocisteína y su incorporación específica a selenoproteínas, lo que evita la aparición de aminoácidos libres como intermediarios. Por lo tanto, incluso si un selenoproteína conteniendo selenocisteína es incorporada en la dieta y utilizada como fuente de selenio, los aminoácidos deben ser degradados antes de sintetizar una nueva selenocisteína para su incorporación en un selenoproteína.

El selenio es un nutriente esencial en animales. Cerca de 25 diferentes selenoproteínas conteniendo selenocisteína se han observado en células y tejidos humanos. Ya que la falta de selenio priva a la célula de su capacidad de sintetizar selenoproteínas, muchos efectos en la salud de la baja ingesta de selenio se cree que son causados por la falta de una o más selenoproteínas. De hecho, tres selenoproteínas, TR1, TR3 y GPx4, han demostrado ser esenciales en experimentos con ratones knockout. Por otro lado, un exceso de selenio en la dieta provoca efectos tóxicos y conduce a la intoxicación por selenio. El umbral entre las concentraciones esencial y tóxicas de este elemento es bastante estrecha (el factor está en el rango de 10 a 100).

Referencias

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• Matilde Maiorino, Valentina Boselloa, Fulvio Ursinia, Carlo Forestab, Andrea Garollab, Margherita Scapina, Helena Sztajerc, y Leopold Flohé (2003). «Genetic variations of gpx-4 and male infertility in humans». Biol Reprod 68 (4):  pp. 1134–1141. doi:10.1095/biolreprod.102.007500. PMID 12606444.