Selenoprotein 📖 Wikipedia

Selenoprotein adalah protein yang, dalam biologi molekuler, mengandung residu asam amino selenosistein (Sec, U, Se-Cys). Terdapat lima glutathione peroxidase (GPX) dan tiga thioredoxin reductase (TrxR/TXNRD) pada selenoprotein yang telah dikarakterisasi secara fungsional, yang masing-masing hanya memiliki satu residu selenocysteine.^[1] Selenoprotein P merupakan selenoprotein yang paling umum ditemukan dalam plasma. Protein ini unik karena pada manusia mengandung 10 residu selenocysteine yang terbagi dalam dua domain: domain N-terminal yang lebih panjang dengan satu residu Sec, dan domain C-terminal yang lebih pendek dengan sembilan residu Sec. Domain N-terminal yang lebih panjang diyakini berperan sebagai domain enzimatik, sementara domain C-terminal berfungsi untuk mentransportasikan atom selenium yang sangat reaktif dengan aman ke seluruh tubuh.^[2][3]

Selenoprotein ditemukan di semua domain kehidupan utama, eukariota, bakteria, dan arkea. Pada eukariota, selenoprotein umum ditemukan pada hewan, tetapi jarang atau bahkan tidak ada pada filum lain. Satu selenoprotein telah diidentifikasi pada alga hijau Chlamydomonas, tetapi hampir tidak ditemukan pada tumbuhan lain maupun jamur. Kranberi Amerika (Vaccinium macrocarpon Ait.) merupakan satu-satunya tumbuhan darat yang diketahui (hingga tahun 2014) memiliki perangkat genetik pada tingkat sekuens untuk menghasilkan selenocysteine, khususnya dalam genom mitokondrianya, meskipun tingkat fungsionalitasnya belum dipastikan.^[4]

Pada kelompok jamur, ordo Harpellales merupakan kelompok yang “paling banyak terwakili” di antara spesies jamur yang memiliki selenocysteine, karena 7 dari 8 spesies Harpellales yang dianalisis diyakini menggunakan selenoprotein.^[5]

Pada bakteri dan arkea, selenoprotein hanya terdapat pada beberapa garis keturunan tertentu, sedangkan pada banyak kelompok filogenetik lainnya sama sekali tidak ditemukan. Hal ini telah dikonfirmasi melalui analisis genom lengkap, yang menunjukkan keberadaan atau ketiadaan gen selenoprotein dan gen tambahan yang terlibat dalam sintesis selenoprotein pada masing-masing organisme.^[6]

Sama seperti protein pada umumnya, selenoprotein disintesis oleh ribosom, yang memerlukan residu asam amino yang dibawa oleh tRNA. Selenocysteine (Sec) memiliki tRNA khusus yang disebut tRNASec. Tidak seperti tRNA lainnya, tRNASec tidak langsung diisi dengan residu selenocystyl dari molekul Sec bebas. Sebaliknya, tRNASec pertama kali diisi dengan residu seril dari serin oleh enzim seryl-tRNA synthetase, membentuk Ser-tRNASec, kemudian enzim lain mengonversi seril tersebut menjadi selenocystyl, menghasilkan Sec-tRNASec.

Pada bakteri, enzim L-seryl-tRNASec selenium transferase (SelA) melakukan konversi ini dengan menggunakan selenium dari selenofosfat.^[7] Pada arkaea dan eukariota, proses ini terjadi melalui dua tahap: pertama, phosphoseryl-tRNA kinase menambahkan gugus fosfat pada seril, lalu kompleks SLA/LP mengubah phosphoseryl menjadi selenocystyl dengan bantuan selenofosfat.^[8]

Struktur tRNASec berbeda dari tRNA kanonik karena memiliki batang D (D-stem) yang lebih panjang dan loop variabel yang sangat besar. Perbedaan ini membuat faktor translasi biasa seperti EF-Tu (atau eEF1A pada eukariota) tidak dapat mengenalinya. Sebagai gantinya, diperlukan faktor elongasi khusus yang disebut SelB agar ribosom dapat menggunakan Sec-tRNASec.

1. ^ Hatfield, Dolph L.; Gladyshev, Vadim N. (2002-06). "How selenium has altered our understanding of the genetic code". Molecular and Cellular Biology. 22 (11): 3565–3576. doi:10.1128/MCB.22.11.3565-3576.2002. ISSN 0270-7306. PMC 133838. PMID 11997494.
2. ^ Burk, Raymond F.; Hill, Kristina E. (2005-07-11). "SELENOPROTEIN P: An Extracellular Protein with Unique Physical Characteristics and a Role in Selenium Homeostasis". Annual Review of Nutrition (dalam bahasa Inggris). 25 (Volume 25, 2005): 215–235. doi:10.1146/annurev.nutr.24.012003.132120. ISSN 0199-9885.
3. ^ Burk, Raymond F.; Hill, Kristina E. (2009-11). "Selenoprotein P-expression, functions, and roles in mammals". Biochimica Et Biophysica Acta. 1790 (11): 1441–1447. doi:10.1016/j.bbagen.2009.03.026. ISSN 0006-3002. PMC 2763998. PMID 19345254.
4. ^ Fajardo, Diego; Schlautman, Brandon; Steffan, Shawn; Polashock, James; Vorsa, Nicholi; Zalapa, Juan (2014-02-25). "The American cranberry mitochondrial genome reveals the presence of selenocysteine (tRNA-Sec and SECIS) insertion machinery in land plants". Gene. 536 (2): 336–343. doi:10.1016/j.gene.2013.11.104. ISSN 0378-1119.
5. ^ Mariotti, Marco; Salinas, Gustavo; Gabaldón, Toni; Gladyshev, Vadim N. (2019-05). "Utilization of selenocysteine in early-branching fungal phyla". Nature Microbiology. 4 (5): 759–765. doi:10.1038/s41564-018-0354-9. ISSN 2058-5276. PMC 6551623. PMID 30742068.
6. ^ Tsuji, Petra A.; Santesmasses, Didac; Lee, Byeong J.; Gladyshev, Vadim N.; Hatfield, Dolph L. (2021-12-21). "Historical Roles of Selenium and Selenoproteins in Health and Development: The Good, the Bad and the Ugly". International Journal of Molecular Sciences. 23 (1): 5. doi:10.3390/ijms23010005. ISSN 1422-0067. PMC 8744743. PMID 35008430. Pemeliharaan CS1: DOI bebas tanpa ditandai (link)
7. ^ Allmang, C.; Krol, A. (2006-11). "Selenoprotein synthesis: UGA does not end the story". Biochimie. 88 (11): 1561–1571. doi:10.1016/j.biochi.2006.04.015. ISSN 0300-9084. PMID 16737768.
8. ^ Yuan, Jing; Palioura, Sotiria; Salazar, Juan Carlos; Su, Dan; O'Donoghue, Patrick; Hohn, Michael J.; Cardoso, Alexander Machado; Whitman, William B.; Söll, Dieter (2006-12-12). "RNA-dependent conversion of phosphoserine forms selenocysteine in eukaryotes and archaea". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (50): 18923–18927. doi:10.1073/pnas.0609703104. ISSN 0027-8424. PMC 1748153. PMID 17142313.