谷胱甘肽过氧化物酶的硒代半胱氨酸插入元件

真核生物将硒代半胱氨酸插入蛋白质必需硒代半胱氨酸插入元件（ＳＥＣＩＳ）的参与，后者位于硒蛋白ｍＲＮＡ的３′非翻译区．采用ＲＮＡ折叠程序对１５个谷胱甘肽过氧化物酶基因进行计算机处理发现，其可能的ＳＥＣＩＳ中都具有３段保守碱基ＡＵＧＡ－Ａ（Ｇ）ＡＡ－ＧＡ．根据Ａ（Ｇ）ＡＡ位于顶环或者顶环上游５′臂的突环上。

鸡硒蛋白T的硒代半胱氨酸插入序列元件、蛋白结构与功能及组织表达差异

应用生物软件分析鸡和其他11种脊椎动物硒蛋白 T （ selenoprotein T ,SelT ）的硒代半胱氨酸插入序列（ selenocysteine insertion sequence , SECIS）元件、SelT核苷酸和氨基酸序列的同源性,并分析鸡SelT 的结构及功能；采用实时荧光定量PCR（ fluorescent quantitative real-time PCR , fqRT-PCR）方法检测SelT基因在35日龄鸡体内30种组织中的表达谱.结果显示：脊椎动物 SelT的SECIS元件均属于Ⅱ型结构；鸡 SelT核苷酸序列与其他11种脊椎动物的同源性在48.0％～85.1％之间,而氨基酸序列与非洲爪蟾、斑马鱼的同源性低于90.0％,与其他9种动物的同源性在90.6％～94.9％之间；鸡 SelT 属于跨膜蛋白,存在信号肽,属于 RDx 家族,酶活性分类为EC 2.5.1.18,具有氧化还原功能,且存在Ca2＋结合位点.SelT在鸡各组织中广泛表达,在睾丸中含量极其丰富,提示鸡SelT在雄性生殖系统中可能发挥功能.

硒代半胱氨酸的生物合成及参入

硒代半胱氨酸是蛋白硒的主要存在形式,其合成和参入有不同于其它氨基酸的生物学特点系统.阐述了原核生物和真核生物的硒代半胱氨酸的合成途径和参入机制,并比较了原核生物和真核生物硒蛋白基因中硒代半胱氨酸插入序列元件的结构特点.

吡咯赖氨酸:第22种参与蛋白质生物合成的氨基酸

吡咯赖氨酸在产甲烷菌的甲胺甲基转移酶中发现,是目前已知的第22种参与蛋白质生物合成的氨基酸,与标准氨基酸不同的是,它由终止密码子UAG的有义编码形成.与之对应的在产甲烷菌中也含有特异的吡咯赖氨酰-tRNA合成酶(PylRS)和吡咯赖氨酸tRNA(tRNAPyl).tRNAPyl具有不同于经典tRNA的特殊结构.产甲烷菌通过直接途径和间接途径这两种途径生成吡咯赖氨酰-tRNAPyl(Pyl-tRNAPyl),它还可能通过mRNA上的特殊结构以及其他还未发现的机制,控制UAG编码成为终止密码子或者吡咯赖氨酸.比较了吡咯赖氨酸与另一种非标准氨基酸,第21种氨基酸——硒代半胱氨酸的相似点与不同点.

利用生物软件检索大鼠硒蛋白基因

UGA密码子通常作为蛋白质合成的终止密码子,当mRNA链的3’-非翻译区(3’-UTR)出现硒代半胱氨酸插入元件(SECIS)时,UGA密码子就成为硒代半胱氨酸(Sec)的插入码.利用生物软件在基因组数据库中通过识别SECIS元件检索硒蛋白基因是一种重要的方法.分别采用Genetool、SECISearch、RNADraw和DNAssist等软件,对大鼠基因组进行检索、折叠和同源性比对,得到了符合SECIS茎-环结构特征的硒蛋白基因.

基因组中硒蛋白的信息学

人类已经步入“后基因组”时代,基因组研究的重心将由测定基因的DNA序列转移到解释生命的所有遗传信息,从分子整体水平对生物学功能的研究,在分子层面上探索人类健康和疾病的奥秘。硒蛋白基因是各种基因组中一类重要的蛋白质基因,从基因组中寻找新的硒蛋白基因,对于硒蛋白生物功能的探索具有十分重要的意义。本文就硒代半胱氨酸插入元件(SECIS)结构特征、从基因组中寻找硒蛋白的生物信息学方法及其研究进展作了简要介绍,并对未来的发展趋势进行了展望。

SBP2基因突变小鼠模型的制备及甲状腺表型分析

目的构建硒代半胱氨酸插入序列结合蛋白2(SBP2)突变型转基因小鼠模型,并分析其甲状腺表型。方法利用同源重组工程技术建立Sbp2基因突变敲入打靶载体,Southern blot筛选阳性胚胎干细胞克隆,利用显微注射法制备嵌合体小鼠,经育种后获得F3代小鼠。采用充足硒饲料和低硒饲料喂养F3代小鼠60 d,喂养30 d及60 d时采用放射性免疫法测定其甲状腺功能。结果Sbp2 R129X和R775X突变敲入打靶载体电转入胚胎干细胞后分别获得12个和23个阳性克隆,经Southern blot筛选后通过显微注射法分别获得36只Sbp2 R129X和27只Sbp2 R775X嵌合体雄鼠,育种结果显示纯合突变和复合杂合突变的F3代小鼠均在胚胎期死亡。充足硒饲料喂养下Sbp2 R129X和R775X杂合突变小鼠的甲状腺功能与野生型小鼠相比差异无统计学意义,而低硒饲料喂养下R775X杂合突变雌鼠的血清T4、雄鼠的血清rT3,以及雌鼠和雄鼠的T4/T3比值均显著增高(P<0.05)。结论成功建立了Sbp2 R129X和R775X基因突变敲入小鼠模型,低硒诱导下R775X杂合突变小鼠可模拟SBP2缺陷患者的甲状腺表型。

生物体内硒蛋白的计算机识别方法

硒是人体必需的微量元素,在人体内主要形成硒蛋白。硒蛋白的计算机识别,不仅能预测生物体中硒的形态,而且可为硒的生化性质研究提供理论基础,以阐明硒的生物功能。本文以斑马鱼为研究对象,结合已有生物分析软件,采用PERL语言编程,建立了计算机识别硒蛋白的新方法。它根据硒蛋白基因的判断标准、以目前公布的不同物种的基因组注释信息为基础,将以TGA码终止的基因的再分析、3′-UTR区域中硒代半胱氨酸插入序列(SECIS)结构的检索、同源相似基因中硒代半胱氨酸/半胱氨酸的比对,以及硒蛋白基因编码区的识别等步骤,从已注释的基因组中用计算机寻找和鉴定硒蛋白的形态。当前,已有一些识别硒蛋白的方法,但只能识别专一物种,而本文提出的方法,克服了该缺陷,而且对计算机运算速度和容量无苛刻要求,尤其是发现不同物种新硒蛋白方面有优势。本方法普遍适用于不同物种基因组中,硒蛋白的计算机预测与识别。

大鼠基因组中硒蛋白的信息学研究

UGA码具有双重功能。通常情况下是蛋白质合成的终止码,当mRNA下游链上出现硒代半胱氨酸插入元件时(SE CIS),UGA码就可能成为指导硒代半胱氨酸(Sec)直接进入蛋白质的密码子。SECIS是mRNA链上的一种特殊的二级结构, 在原核生物和真菌中出现在紧邻UGA码的下游,而在真核生物中它则是出现在UGA码所在阅读框后面的3′-非翻译区(3′- UTR)。根据SECIS特征序列中3个腺嘌呤位置不同可以将其分为Ⅰ型和Ⅱ型。用Genetool、SECISearch、RNADraw以及Dnas sist等计算机软件可以对已测序的生物物种基因组进行处理从中找出和发现硒蛋白基因。