Практикум 6. Поиск в базах данных.
Обзор белков, содержащих селеноцистеин (тема практикума №1).
Введение.
Селеноцистеи́н (Sec, U) — 21-я протеиногенная аминокислота, аналог цистеина с заменой атома серы на атом селена. В стандартном генетическом коде для нее нет своих кодонов, тем не менее она входит в состав некоторых белков. Здесь я попыталась собрать некоторую информацию об этих белках и их функциях, а также сопряженные с ее поиском запросы к базам данных.
Рис.1 Структура молекулы селеноцистеина.1. Ссылка на файл с таблицей 1 аннотированных записей белков, содержащих селеноцистеин (БД UniProt):
Таблица записей селенопротеинов в формате Excel
Рис.2 Фрагмент таблицы 1 аннотированных записей белков, содержащих селеноцистеин (приведен для ознакомления).
Список записей был сформирован по запросу к БД UniProt:
annotation:(type:non_std selenocysteine) AND reviewed:yes
Было найдено 254 шт белков, содержащих селеноцистеин.
2. В результате анализа таблицы 1 выяснено, что селенопротеины встречаются у вирусов,
а так же у представителей всех трех доменов клеточных организмов (Archaea, Bacteria, Eukaryota).
Например, у вируса Molluscum contagiosum virus subtype 1 (MOCV) есть белок глутатион-пероксидаза, фозможная функция которого состоит в защите вируса от повреждения пероксидами, накопление которых может быть вызвано инфекцией.
Среди эукариот селенопротеины найдены у представителей царств Metazoa (Животные), Mycetozoa(Грибы), Chlorophyta (Зеленые растения), Isochrysidales.
3. Как селеноцистеин закодирован в геноме.
Селеноцистеин кодируется кодоном UGA (стоп-кодон в стандартном коде). Распознаются такие селеноцистеиновые UGA за счет наличия в мРНК последовательности вставки селеноцистеина - Selenocysteine Insertion Sequence (SECIS). У бактерий элемент SECIS располагается непосредственно за кодоном UGA [1] , у архей и эукариот - 3'-нетранслируемой области. [2]
Эта информация была найдена в публикациях БД Pubmed.
Был сделан следующий запрос к Pubmed :
(selenocysteine[Title/Abstract] AND translation[Title/Abstract])
Всего было выдано 205 публикаций. Затем я отсортировала их по степени совпадения с запросом (Sort by: Most Related), в результате чего осталось 10 статей, которые я поместила в таблицу 2.
Таблица публикаций из БД PubMed, содержащих информацию о трансляции селеноцистеина.
4. Общее название белков, содержащих селеноцистеин, - селенопротеины.
5. Количество структур в PDB для известных селенопротеинов:
-
Есть для 23 белков;
-
По UniProt: всего 44 структуры, учитывая разные структуры для одного и того же белка (случаи, когда структура белка была снята несколько раз).
Был сделан следующий запрос к PDB (использовался Advanced search):
Chemical Name: Name Contains selenocystein and Polymeric type is Any
Было найдено 39 структур, часть из которых не совпадала с найденными БД UniProt. Эта информация была найдена путем работы с таблицей 1 в программе Excel. Также я попробовала искать по PDB ID, выданным UniProt, в результате было найдено 42 структуры. Почему - неясно. Результаты приведены в таблице по ссылке:
6. Заболевания, связанные с селенопротеинами.
У индивидуумов с нарушенным вследствие наследственного дефекта синтезом селенопротеинов развивается комплексный синдром, включающий патологический метаболизм тиреоидного гормона, замедленное окостенение костей и другие нарушения. Мутации в гене селеноцистеин-синтазы вызывают прогрессирующую церебрально-мозжечковую атрофию, что свидетельствует о ключевой роли селенопротеинов в развитии мозга и защите от нейродегенерации. [3] Сходные симптомы могут возникать при дефиците селена при недостаточном поступлении его с пищей.
Селенопротеины, как уже было сказано, присутствуют у представителей всех трех доменов клеточных организмов. В клетке они участвуют в основном в окислительно-восстановительных реакциях, многие предохраняют от оксидативного стресса. Несмотря на то, что базовые механизмы синтеза селенопротеина и включения его в белки изучены весьма подробно, назначение многих селенопротеинов остается неясным.
Список ссылок: