Selenoproteinas: biosíntesis y funciones fisiológicas

Este trabajo tiene como objetivos entender la
biosíntesis de las selenoproteínas, definir el
concepto y relación entre selenoproteínas,
selenocisteínas y selenio, además conocer e
identificar las diferentes funciones e implicaciones de las
selenoproteínas en nuestro organismo, es decir los
beneficios y daños causados por la presencia o ausencia
del selenio en el cuerpo humano.

Lo primero que se debe saber es que la cantidad de
Selenio presente en el hombre varía de forma importante en
los diferentes países, ya que depende de la cantidad de
elemento ingerido en la dieta (alimentos, vegetales y animales)
lo cual es función directa de la cantidad de Se presente
en los suelos, EN el agua o EN el ambiente y se ha demostrado que
estas cantidades ambientales de Se son muy distintas en cada
país.

La deficiencia de selenio puede causar afecciones como
la enfermedad de Keshan y la Osteoartropatía de
Kashin-Beck. La deficiencia de selenio se hace evidente con
frecuencia en pacientes que están recibiendo
alimentación parenteral total como su única fuente
de nutrición, pero si bien la carencia de selenio resulta
perjudicial para la salud, su exceso puede resultar tóxico
y esto ocurre en casos excepcionales y probables sólo
cuando se supera la dosis de 500 microgramos diarios. Sus efectos
pueden expresarse con la aparición de la enfermedad
denominada selenosis, la que se identifica, entre otros
síntomas, por la pérdida del cabello y uñas,
aliento a ajo, lesiones dermatológicas y trastorno
gastrointestinal.

Otro factor importante es la forma biológica en
la que se ingiere el Se que puede ser: selenio-metionina (Se-Met)
o selenio-cisteína (Se-Cys) o también se ingiere de
forma libre (selenato y selenito), la primera forma se obtiene
exclusivamente de la dieta constituyendo un compartimiento de
selenio no regulado y es así como se almacena en los
tejidos. Las otras formas del selenio constituyen un
compartimiento de Se-Cys regulado, ésta es la forma como
aparece en las proteínas denominadas
Selenoproteínas.

Síntesis de
selenoproteinas

Antes de describir el proceso completo y general de las
selenoproteínas, se deben tener en cuenta los siguientes 3
conceptos:

• 1. Las selenoproteínas contienen
  selenocisteína (Sec), este es un aminoácido muy
  similar a la cisteína, pero incorpora selenio en lugar
  de azufre. Las Sec son aminoácidos codificados por el
  codón UGA, que en las proteínas normales
  corresponde a un codón STOP pero en la
  formación de selenoproteínas la Sec se
  introduce sin finalizar la traducción. El rol dual del
  codón UGA en las selenoproteínas las hace
  indetectables para los programas de predicción de
  genes, y en consecuencia, los genes que codifican para
  selenoproteínas están en general
  incorrectamente anotados en los genomas de organismos
  eucariotas.

• 2.  La pregunta ahora es ¿Cómo se
  hace la discriminación entre UGA stop y UGA SeCys,
  cuando el codón UGA lleva a nivel del ribosoma? para
  eso hay un mecanismo especializado que identifica este
  codón como Sec y no como un codón STOP: la
  secuencia de inserción de selenocisteínas
  (SECIS)

Fig.1

La estructura SECIS, está caracterizada
por:

– Encontrarse en el extremo 3'UTR del gen.

– Tiene una estructura stem-loop

– Permite insertar una selenocisteína en el
momento de la traducción

– Sin elemento SECIS, el codón UGA atura la
traducción.

– Esta estructura se deriva del apareamiento de bases
del RNA, que normalmente presenta un apareamiento de bases no
canónicas A-G, críticos para la función de
éste.

– Normalmente presenta dos hélices, un loop
interno y un loop apical.

Fig.2

Estructura SECIS

• 3. El selenocysteil-tRNA (transfer RNA con Sec
  en amarillo) se muestra en un complejo con EFsec, SBP2 y el
  elemento SECIS. El complejo está listo para la
  donación de selenocysteil-tRNA al sitio A del ribosoma
  para ser decodificado por UGA (mostrado en el mRNA en negro).
  Una vez la SectRNA[Ser]Sec es donada al sitio A, se
  transfiere al sitio peptídico y la Sec es incorporada
  al selenopéptido o selemoproteína que se
  está formando (mostrada como bolas en amarillo y
  naranja), así la traducción de la
  proteína continúa hasta el siguiente
  codón stop.

Fig. 3 La estructura SECIS
recluta la SBP2 (SECIS proteína de unión), que une
eEFsec (un factor de elongación eucariótico
específico de selenoproteínas).

La síntesis de selenoproteínas, gracias al
SectRNA[Ser]Sec resulta de la metabolización del
selenocysteil-tRNA: