硒蛋白R抑制铜离子介导的Aβ_(42)聚集和细胞毒性

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种神经退行性疾病,其主要病理特征包括脑内出现老年斑和神经纤维缠结以及神经元缺失。过渡金属离子如Fe^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)等会在AD病人脑中大量蓄集,从而促进,-淀粉样多肽(Aβ)聚集并产生大量活性氧自由基,引起细胞功能改变。硒蛋白R(Sel R)是一种蛋氨酸亚砜还原酶,可将蛋白中的蛋氨酸亚砜还原为蛋氨酸。然而Sel R与金属离子的关系尚无报道。文章对Sel R的突变体Sel R'(Sel R中硒代半胱氨酸Sec95突变为半胱氨酸Cys95)结合Cu^+的性质进行了表征,同时也对Sel R'调节Cu^+/Cu^(2+)诱导的Aβ42聚集和细胞毒性的能力进行了研究。结果表明,Sel R'可与Cu^+特异性螯合剂BCA竞争结合Cu^+,说明Sel R'具有较强的Cu^+结合能力。采用硫磺素荧光法(Th T),发现Cu^+/Cu^(2+)显著性抑制Aβ42的纤维化、诱导其形成非纤维化聚集体,而Sel R'则能够显著抑制Cu^+/Cu^(2+)诱导的Aβ42聚集形态的改变。细胞实验表明:Sel R'能显著降低Cu^+/Cu^(2+)诱导的Aβ42的细胞毒性。上述结果提示:Sel R在脑内除了还原蛋氨酸亚砜,还可通过与铜离子的结合抑制其细胞毒性作用,从而干预AD的发展。

硒蛋白R——一个独特的甲硫氨酸亚砜还原酶

硒蛋白是一类以硒代半胱氨酸为活性中心的蛋白质,利用硒氢基的强还原性,硒蛋白在生物体内发挥重要的抗氧化功能。目前发现,人类基因组中有25种硒蛋白的编码基因,其中硒蛋白R是唯一一个含有硒代半胱氨酸的甲硫氨酸亚砜还原酶,它位于细胞质及细胞核中,由于其空间结构和硒元素的强亲核性,硒蛋白R能特异性还原R型甲硫氨酸亚砜中被氧化的硫元素。硒蛋白R能够与肌动蛋白、瞬时电位通道蛋白及β-淀粉样蛋白等多种蛋白质相互作用,可能在中枢神经系统中具有重要的功能,并与神经退行性疾病的发生发展具有密切关系。

蛋氨酸亚砜还原酶及其在白内障发生发展中的作用

蛋氨酸(Met)是生物体内很容易被氧化的氨基酸之一,氧化应激条件下,生成S型和R型蛋氨酸亚砜(MetO),晶状体蛋白中MetO的增加与晶状体老化和白内障形成相关。生物体内存在着两种不同的蛋氨酸亚砜还原酶(Msr),即MsrA和B,分别能特异性地作用于自由或结合在蛋白质中的S-MetO和R-MetO,将MetO修复为Met,从而避免了蛋白质结构和功能的改变。在哺乳动物中,MsrA以单基因形式存在,而MsrB有3种异构体,分别为MsrB1,MsrB2和MsrB3,其中MsrB1是一个硒蛋白,又被称为硒蛋白R(SelR)。本文介绍了Msrs的基因表达、分布和亚细胞定位,比较了MsrA和MsrBs蛋白结构和催化机制的异同,讨论了晶状体蛋白Met残基的氧化与白内障形成和发展的关系。现有的这些研究结果表明Msrs作为一类特异性的抗氧化还原酶,通过对MetO的修复,在抑制晶状体的损伤方面发挥重要作用。此外,MsrB1作为一个硒蛋白受机体硒水平的调节,因此,通过补硒保持晶状体适当的硒浓度以维持MsrB1的活性,对白内障的形成和发展可能具有一定的预防作用。