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| 名前 | |
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| IUPAC名
セレノシステイン
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| 体系的なIUPAC名
3-セラニル-L-アラニン（半体系名）
2-アミノ-3-セラニルプロパン酸（完全体系名） | |
| その他の名前
L-セレノシステイン; セレンシステイン
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ドラッグバンク |
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| ECHA 情報カード | 100.236.386 |
| ケッグ |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| C 3 H 7 N O 2セレン | |
| モル質量 | 168.065 グラムモル−1 |
| プロパティ | |
| 酸性度（p Ka） | 5.24、[2] 5.43 [3] |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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セレノシステイン（記号はSecまたはU、[4]古い文献ではSe-Cysとも表記）[5]は、21番目のタンパク質構成アミノ酸です。セレノタンパク質にはセレノシステイン残基が含まれています。セレノシステインは、より一般的なシステインの類似体で、硫黄の代わりにセレンが使用されています。
セレノシステインは、いくつかの酵素（例えば、グルタチオンペルオキシダーゼ、テトラヨードチロニン5'脱ヨード酵素、チオレドキシン還元酵素、ギ酸脱水素酵素、グリシン還元酵素、セレノリン酸合成酵素2、メチオニン-R-スルホキシド還元酵素B1（SEPX1）、およびいくつかのヒドロゲナーゼ）に存在します。それは、ヒトに存在する重要な酵素（上記に挙げた）を含む、生命の3つのドメインすべてに存在します。 [6]
セレノシステインは1974年に国立衛生研究所の生化学者トレッサ・シュタットマンによって発見されました[7]。[8]
化学
セレノシステインはシステインのSe類似体である。空気酸化に非常に弱いため、生体組織以外ではほとんど見られず（市販もされていない）。より一般的なのは、Se-Se結合を持つ酸化誘導体セレノシスチンである。 [9]セレノシステインとセレノシスチンはどちらも白色の固体である。Se-H基はチオール基よりも酸性度が高い（p Ka = 5.43 [ 3]）ため、生理学的pHでは脱プロトン化される。[10]
構造
セレノシステインの構造はシステインと同じですが、通常の硫黄の代わりにセレン原子が使用されています。セレノール基を持っています。他の天然タンパク質構成アミノ酸と同様に、システインとセレノシステインは、D-およびL-グリセルアルデヒドとの相同性に基づく古いD / L表記ではL キラリティーを持っています。不斉炭素近くの原子の原子番号に基づいてキラリティーを指定する新しいR / Sシステムでは、不斉炭素の2番目の隣人として硫黄またはセレンが存在するため、それらはRキラリティーを持っています。その位置に軽い原子だけを持つ残りのキラルアミノ酸はSキラリティーを持っています。
セレノシステイン残基を含むタンパク質はセレノプロテインと呼ばれます。ほとんどのセレノプロテインには単一のセレノシステイン残基が含まれています。触媒活性を示すセレノプロテインをセレノ酵素と呼びます。[11]
生物学
セレノシステインはシステインよりも還元電位が低い。これらの特性により、抗酸化活性に関与するタンパク質に非常に適している。[12]
生命の3つのドメインに存在しますが、すべての生物に普遍的というわけではありません。[13]生物学的タンパク質に存在する他のアミノ酸とは異なり、セレノシステインは遺伝コードに直接コード化されていません。[14]代わりに、通常は「オパール」終止コドンであるUGAコドンによって特別な方法でコード化されます。このようなメカニズムは翻訳再コーディングと呼ばれ、 [15]その効率は合成されるセレノタンパク質と翻訳開始因子に依存します。[16]細胞がセレンの非存在下で増殖すると、セレノタンパク質の翻訳はUGAコドンで終了し、切断された機能しない酵素が生成されます。UGAコドンは、mRNAにセレノシステイン挿入配列（SECIS）が存在することによって、セレノシステインをコード化します。SECIS要素は、特徴的なヌクレオチド配列と二次構造の塩基対形成パターンによって定義されます。細菌では、SECIS要素は通常、セレノタンパク質の読み取り枠内のUGAコドンの直後に位置します。[17]古細菌および真核生物では、SECIS要素はmRNAの3'非翻訳領域（3' UTR）にあり、複数のUGAコドンを指示してセレノシステイン残基をコードすることができます。[18]
他のアミノ酸とは異なり、細胞内にセレノシステインの自由プールは存在しません。その高い反応性は細胞に損傷を与えます。[19]代わりに、細胞はセレンを反応性の低い酸化型のセレノシスチン、またはメチル化された形のセレノメチオニンの形で貯蔵します。セレノシステインの合成は特殊な tRNA上で行われ、新生ポリペプチドにセレノシステインを組み込む機能も果たします。
セレノシステイン特異的 tRNA tRNA Secの一次構造と二次構造は、標準的な tRNA とはいくつかの点で異なりますが、最も顕著な違いは、8 塩基対 (細菌) または 10 塩基対 (真核生物) [古細菌? ]の受容体ステム、長い可変領域アーム、およびいくつかのよく保存された塩基位置での置換です。セレノシステイン tRNA は、最初にセリン tRNA リガーゼによってセリンでチャージされますが、結果として生じる Ser-tRNA Sec は、通常の翻訳伸長因子 (細菌ではEF-Tu、真核生物ではeEF1A )によって認識されないため、翻訳には使用されません。[古細菌? ]
むしろ、tRNAに結合したセリル残基は、ピリドキサールリン酸含有酵素であるセレノシステイン合成酵素によってセレノシステイン残基に変換されます。真核生物と古細菌では、tRNAに結合したセリル残基をtRNAセレノシステイン残基に変換するには、PSTK（O -ホスホセリル-tRNA[Ser]Secキナーゼ）とセレノシステイン合成酵素の2つの酵素が必要です。[20] [21]最終的に、結果として得られたSec-tRNA Secは、代替翻訳伸長因子（SelBまたはmSelB（またはeEFSec））に特異的に結合し、セレノタンパク質のmRNAを翻訳するリボソームに標的化された方法で送達されます。この送達メカニズムの特異性は、セレノプロテインmRNAのSECIS要素によって形成される対応するRNA二次構造に結合する追加のタンパク質ドメイン（細菌ではSelB）または追加のサブユニット（真核生物のmSelB/eEFSecの場合はSBP2 ） [古細菌? ]の存在によってもたらされます。
セレノシステインはセレノシステインリアーゼという酵素によってL-アラニンとセレニドに分解される。 [ 22]
2021年現在[アップデート]、136種類のヒトタンパク質（37ファミリー）にセレノシステイン（セレノプロテイン）が含まれていることが知られています。[23]
セレノシステイン誘導体γ-グルタミル-Se-メチルセレノシステインおよびSe-メチルセレノシステインは、アリウム属およびアブラナ属の植物に天然に存在する。[24]
アプリケーション
セレノシステインのバイオテクノロジーへの応用としては、陽電子放出断層撮影（PET）研究における73 Se 標識 Sec（73 Se の半減期 = 7.2 時間）の使用、特定の放射性標識における75 Se 標識 Sec（75 Se の半減期 = 118.5 日）の使用、 Sec 単独または Sec とセレノメチオニン（SeMet）の併用によるタンパク質のX 線結晶構造解析における多波長異常回折による位相決定の促進、および核スピンが である安定な77 Se 同位体の組み込みなどがあります。1/2また、高解像度NMRなどにも使用できます。[6]
参照
参考文献
- ^ メルクインデックス、第12版、8584
- ^ Huber RE, Criddle RS (1967-10-01). 「セレノシステインおよびセレノシスチンとその硫黄類似体の化学的性質の比較」生化学および生物物理学のアーカイブ。122 (1): 164–173。doi : 10.1016 / 0003-9861 (67)90136-1。ISSN 0003-9861。PMID 6076213 。
- ^ ab Thapa B, Schlegel HB (2016-11-10). 「暗黙の溶媒和モデルと明示的な水分子を用いた水溶液中のセレノールの p K a の理論計算」. The Journal of Physical Chemistry A . 120 (44): 8916–8922. Bibcode :2016JPCA..120.8916T. doi :10.1021/acs.jpca.6b09520. ISSN 1089-5639. PMID 27748600.
- ^ 「アミノ酸とペプチドの命名法と記号」。IUPAC-IUB生化学命名法合同委員会。1983年。2008年10月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年3月5日閲覧。
- ^ 「IUPAC-IUBMB 生化学命名法合同委員会 (JCBN) および IUBMB 命名法委員会 (NC-IUBMB)」。European Journal of Biochemistry . 264 (2): 607–609. 1999 年 8 月 17 日。doi :10.1046/ j.1432-1327.1999.news99.x。
- ^ ab Johansson L、Gafvelin G、Arnér ES (2005 年 10 月)。 「タンパク質中のセレノシステイン - 特性とバイオテクノロジーへの利用」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - 一般科目。1726 (1): 1–13。土井：10.1016/j.bbagen.2005.05.010。hdl : 10616/39311。PMID 15967579。
- ^ 「セレン生化学の先駆者、シュタットマン - NIH歴史局とシュテッテン博物館」history.nih.gov 。 2023年4月6日閲覧。
- ^ Stadtman TC (1974年3月). 「セレン生化学」. Science . 183 (4128): 915–22. Bibcode :1974Sci...183..915S. doi :10.1126/science.183.4128.915. PMID 4605100. S2CID 84982102.
- ^ Görbitz CH, Levchenko V, Semjonovs J, Sharif MY (2015). 「セレノ-L-シスチン二塩酸塩の結晶構造」. Acta Crystallographica Section E . 71 (6): 726–729. Bibcode :2015AcCrE..71..726G. doi :10.1107/S205698901501021X. PMC 4459342 . PMID 26090162.
- ^ Reich HJ、 Hondal RJ（2016年4月）。「自然がセレンを選んだ理由」ACS Chemical Biology。11（4）：821–841。doi ：10.1021/acschembio.6b00031。PMID 26949981 。
- ^ Roy G, Sarma BK, Phadnis PP, Mugesh G (2005). 「哺乳類のセレン含有酵素：化学的観点」(PDF) . Journal of Chemical Sciences . 117 (4): 287–303. doi : 10.1007/BF02708441 . S2CID 32351033.
- ^ Byun BJ、Kang YK (2011年5月)。「セレノシステイン残基の立体配座の好みとpK(a)値」。バイオポリマー。95 ( 5 ) : 345–53。doi : 10.1002/bip.21581。PMID 21213257。S2CID 11002236。
- ^ Longtin R (2004 年 4 月). 「忘れられた議論: セレノシステインは 21 番目のアミノ酸か?」国立がん研究所ジャーナル. 96 (7): 504–5. doi : 10.1093/jnci/96.7.504 . PMID 15069108.
- ^ Böck A, Forchhammer K, Heider J, Baron C (1991年12月). 「セレノプロテイン合成：遺伝暗号の拡張」.生化学の動向. 16 (12): 463–7. doi :10.1016/0968-0004(91)90180-4. PMID 1838215.
- ^ Baranov PV、Gesteland RF、Atkins JF (2002 年 3 月)。「Recoding: translational bifurcations in gene expression」。Gene . 286 ( 2): 187–201. doi :10.1016/S0378-1119(02)00423-7. PMID 11943474. S2CID 976337.
- ^ Donovan J、Copeland PR（2010年7月） 。「セレノシステインの取り込み効率は翻訳開始因子によって制御される」。Journal of Molecular Biology。400（4）：659–64。doi ： 10.1016 / j.jmb.2010.05.026。PMC 3721751。PMID 20488192。
- ^ Atkins, JF (2009). 再コーディング: デコーディングルールの拡張が遺伝子発現を豊かにする. Springer. p. 31. ISBN 978-0-387-89381-5。
- ^ Berry MJ、Banu L、Harney JW 、 Larsen PR (1993 年 8 月)。「UGA コドンでのセレノシステイン挿入を指示する真核生物の SECIS 要素の機能的特徴」。The EMBO Journal。12 ( 8): 3315–22。doi : 10.1002 / j.1460-2075.1993.tb06001.x。PMC 413599。PMID 8344267。
- ^ Spallholz JE (1994年7月). 「セレンの毒性と抗癌活性の性質について」.フリーラジカル生物学と医学. 17 (1): 45–64. doi :10.1016/0891-5849(94)90007-8. PMID 7959166.
- ^ Xu XM、Carlson BA、Mix H、Zhang Y、Saira K、Glass RS、Berry MJ、Gladyshev VN、Hatfield DL（2007年1月）。「真核生物におけるtRNA上のセレノシステイン生合成」。PLOS Biology。5 （1 ）：e4。doi：10.1371 / journal.pbio.0050004。PMC 1717018。PMID 17194211。
- ^ Yuan J, Palioura S, Salazar JC, Su D, O'Donoghue P, Hohn MJ, Cardoso AM, Whitman WB, Söll D (2006 年 12 月). 「RNA 依存性のホスホセリン変換により真核生物および古細菌でセレノシステインが生成」。米国科学 アカデミー紀要。103 ( 50 ): 18923–7。Bibcode :2006PNAS..10318923Y。doi : 10.1073/ pnas.0609703104。PMC 1748153。PMID 17142313。
- ^ Labunskyy VM、Hatfield DL、Gladyshev VN (2014 年7月)。 「セレンタンパク質：分子経路と生理学的役割」。 生理学レビュー。94 (3): 739–77。doi : 10.1152 /physrev.00039.2013。PMC 4101630。PMID 24987004。
- ^ Romagné F、Santesmasses D、White L、Sarangi GK、Mariotti M、Hübler R、Weihmann A、Parra G、Gladyshev VN、Guigó R、Castellano S (2014 年 1 月)。「SelenoDB 2.0: 動物のセレノプロテイン遺伝子の注釈とヒトの遺伝的多様性」。Nucleic Acids Research。42 (データベース号) : D437-43。doi :10.1093/nar/gkt1045。PMC 3965025。PMID 24194593。 [1]
- ^ ブロック、E. (2010)。ニンニクとその他のネギ類：伝承と科学。王立化学協会。ISBN 978-0-85404-190-9。
さらに読む
- Zinoni F、Birkmann A、Stadtman TC、Böck A (1986 年 7 月)。「大腸菌由来のギ酸脱水素酵素 (ギ酸水素リアーゼ結合型) のセレノシステイン含有ポリペプチドのヌクレオチド配列と発現」。 米国科学アカデミー紀要。83 (13) : 4650–4。Bibcode : 1986PNAS...83.4650Z。doi : 10.1073 / pnas.83.13.4650。PMC 323799。PMID 2941757。
- Zinoni F、Birkmann A、Leinfelder W、Böck A (1987 年 5 月)。「UGA コドンによる大腸菌由来のギ酸脱水素酵素へのセレノシステインの共翻訳的挿入」。米国 科学アカデミー紀要。84 (10): 3156–60。Bibcode :1987PNAS... 84.3156Z。doi : 10.1073 / pnas.84.10.3156。PMC 304827。PMID 3033637。
- Cone JE、Del Río RM、Davis JN、Stadtman TC (1976 年 8 月)。「クロストリジウムグリシン還元酵素のセレノタンパク質成分の化学的特徴: 有機セレン成分としてのセレノシステインの同定」。米国科学アカデミー紀要。73 (8): 2659–63。Bibcode : 1976PNAS ...73.2659C。doi : 10.1073 / pnas.73.8.2659。PMC 430707。PMID 1066676。
- Fenyö D、 Beavis RC (2016年2 月)。「セレノシステイン: あなたは何のためにいるのか?」Journal of Proteome Research。15 ( 2): 677–8。doi :10.1021/acs.jproteome.5b01028。PMID 26680273 。
外部リンク
Scholia には、セレノシステインに関するトピックプロファイルがあります。
- ウルグアイの科学者が初めて菌類からセレノシステインを発見 2019年2月22日アーカイブ、Wayback Machineにて （スペイン語）