硒（SE）作為一種人類必需的微量元素，幾乎存在于所有生命體中，其具有抗氧化、抗腫瘤，預(yù)防心血管疾病，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，保肝及解毒等生物學(xué)功能，對人體健康具有重要意義。硒缺乏可以引起克山病、大骨節(jié)病等疾病，這些疾病給我國缺硒地區(qū)造成了嚴(yán)重的影響。人體中的硒元素必須從體外攝取以滿足自身健康需要。硒化物的種類繁多，有無機(jī)硒和有機(jī)硒2種形態(tài)。硒元素在動、植物體內(nèi)主要以硒蛋白（SElEnopRotEin）的形式出現(xiàn)。

硒蛋白是指硒以硒代半胱氨酸（SElEnocyStEinE，SEc）形式通過氨基酸脫水縮合作用結(jié)合到肽鏈上所形成的蛋白質(zhì)。動物體內(nèi)的硒元素主要來自于食物，膳食硒蛋白經(jīng)消化水解為硒代甲硫氨酸和硒代半胱氨酸，并被人體吸收。硒在生物體中主要以硒代半胱氨酸和硒代甲硫氨酸的形式存在。硒蛋白中硒代半胱氨酸大多處在活性位點(diǎn)上，使其具有特異的功能特性。與其它氨基酸不同，直接膳食攝入的硒代半胱氨酸并不能直接應(yīng)用于硒蛋白的合成，必須經(jīng)過復(fù)雜的合成機(jī)制重新合成，才可參與合成硒蛋白，起到對生物體有益的作用。人體內(nèi)具有重要生理功能的硒蛋白有多種，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，免疫功能調(diào)節(jié)，疾病的預(yù)防與治療等方面起著重要作用。研究硒蛋白合成代謝及生理功能，有利于對硒元素的合理應(yīng)用，以改善人體與動物的健康狀況，因此長期以來是國內(nèi)外營養(yǎng)學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。

1 硒蛋白的合成機(jī)制

硒元素對人體的有益作用主要是通過硒蛋白實現(xiàn)的。通過研究硒蛋白結(jié)構(gòu)證實：硒代半胱氨酸在硒蛋白活性部位普遍存在，對硒蛋白的生理活性具有重要意義。目前在人體中共發(fā)現(xiàn)25種蛋白質(zhì)。硒以硒代半胱氨酸形式插入硒蛋白序列中。編碼SEc的密碼子為UGA，被普遍認(rèn)為是第21種氨基酸。SEc與其它20種氨基酸合成方式不同，具有高度特異的合成途徑，具體機(jī)制如圖1所示：首先，轉(zhuǎn)運(yùn)硒代半胱氨酸的RnA（tRnA^[SER]SEc），在絲氨酸-tRnA合成酶（SERS）作用下與絲氨酸結(jié)合發(fā)生?；纬蒘ER-tRnA^[SER]SEc；然后，SER-tRnA^[SER]SEc在激酶（pStK）作用下磷酸化，形成pSER-tRnA^[SER]SEc；最終，SEc合成酶（SpS2）催化pSER-tRnA^[SER]SEc與硒供體H2SEpo3-生成SEc-tRnA^[SER]SEc。硒代半胱氨酸t(yī)RnA被認(rèn)為是絲氨酸的tRnA。

2 硒蛋白的代謝

膳食補(bǔ)充是人們攝入硒的主要方式，硒代蛋氨酸是膳食中硒的主要存在形態(tài)。硒的吸收發(fā)生在動物的十二指腸，不同形態(tài)的硒具有不同的吸收機(jī)制，膳食中的硒蛋白經(jīng)水解產(chǎn)生硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸，其中，被吸收的SEMEt有2條轉(zhuǎn)化途徑：首先SEMEt通過轉(zhuǎn)硫途徑轉(zhuǎn)化為硒代半胱氨酸參與硒蛋白的合成過程，其次，SEMEt在體內(nèi)通過胱硫醚γ裂解酶降解為甲基硒醇，與S-腺苷甲硫氨酸通過甲基化作用轉(zhuǎn)化為二甲基硒化物/三甲基硒化物，并通過去甲基化轉(zhuǎn)化為硒化物參與硒蛋白的合成過程。硒代半胱氨酸通過硒代半胱氨酸裂解酶催化分解為硒化物和丙氨酸。硒化物在硒磷酸合成酶的作用下與三磷酸腺苷反應(yīng)生成硒磷酸，直接參與硒蛋白合成。硒的代謝過程主要是在肝臟中完成的，硒蛋白p為血漿蛋白負(fù)責(zé)對硒的轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)攝入體內(nèi)的硒過量時，肝臟會將SE以谷胱甘肽過氧化物酶1的形式儲存，或者直接將其轉(zhuǎn)化為硒糖或硒離子形式排出體外。

3 硒蛋白的功能特性

3.1調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激

硒的抗氧化作用主要通過硒代半胱氨酸參與構(gòu)成的硒蛋白來實現(xiàn)。目前，功能已知的真核生物的硒蛋白中大部分是氧化還原酶，具有抗氧化作用，主要有谷胱甘肽過氧化物酶（GlutathionEpERoXiDaSE，GpX）、硫氧還蛋白還原酶（tRXR）、硒蛋白W等。GpX與tRXR抗氧化的機(jī)制主要體現(xiàn)在清除機(jī)體的自由基（FR）。硒的抗氧化作用主要是由硒蛋白參與構(gòu)成的酶來實現(xiàn)。

脊椎動物體內(nèi)存在8種谷胱甘肽過氧化物酶，其中GpX1-4和一些種類的GpX6均含有硒元素，具有抗氧化功能。GpX1是第1個被鑒定出來的哺乳動物硒蛋白。GpX能夠催化硫醇還原過氧化物，主要還原劑是谷胱甘肽（GlutataionE，GpX），其催化反應(yīng)式為：ROOH+2GSH→ROH+H₂O+GSSG。隨著與GSH結(jié)合相關(guān)的精氨酸殘基的減少，從GpX1到GpX4對GSH的特異性逐漸降低，催化底物種類范圍擴(kuò)大。對GpX催化動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其符合乒乓模式，沒有典型的酶底物復(fù)合物形成。BoRtoli等以磷脂氫谷胱甘肽過氧化物酶（GpX4）及其半胱氨酸（cyS）和碲半胱氨酸（tEc）突變體作為模型，通過分子動力學(xué)模擬和密度泛函計算方法以及電腦對S，SE，tE3種氧族元素的酶活性位點(diǎn)作用機(jī)制進(jìn)行分析，結(jié)果表明，cyS和SEc酶通過電荷分離形成中間體，將硫醇/硒醇還原為次磺酸/次硒酸，而tEc突變體則為直接氧化途徑。分析cyS-GpX和SEc-GpX抗氧化特性，發(fā)現(xiàn)SEc-GpX具有較低的能量壁壘，因此具有較高的抗氧化活性。

tRXR是一種具有抗氧化作用的硒蛋白，包含黃素腺嘌呤二核苷酸（FlavinADEninEDinuclEotiDE，F(xiàn)AD）結(jié)構(gòu)，與硫氧還蛋白（thioREDoXin，tRX），輔酶nADpH構(gòu)成抗氧化系統(tǒng)。其中，tRXR能夠催化nADpH將氧化態(tài)tRX中的二硫鍵還原成巰基，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原態(tài)。yaMaMoto等從藍(lán)藻中提取tRXR基因，經(jīng)pcR擴(kuò)增導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，結(jié)果證實tRXR對藍(lán)藻光合作用中產(chǎn)生的活性氧有消除作用。DREchSEl等通過極譜法實時檢測小鼠大腦線粒體中的H₂O₂，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用金諾芬和1-氯-2，4-二硝基苯對tRXR進(jìn)行抑制時，H₂O₂的清除率降低80%，高于谷胱甘肽酶系統(tǒng)被抑制后H₂O₂清除率的降低比率，說明在大腦線粒體中抗氧化作用主要依靠硫氧還蛋白系統(tǒng)。

3.2調(diào)節(jié)免疫功能

許多硒蛋白都可以在免疫細(xì)胞中表達(dá)，起到抗氧化，促進(jìn)某些細(xì)胞在激活過程中的信號傳導(dǎo)等作用，對哺乳動物的免疫調(diào)節(jié)具有重要影響。硒蛋白參與免疫調(diào)節(jié)機(jī)制有多種，主要包括抗氧化介導(dǎo)和免疫因子介導(dǎo)2種形式。當(dāng)細(xì)菌等微生物侵入哺乳動物機(jī)體時，中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生活性氧（如·O^2-，H₂O₂，·OH，nO·，OnOO^-等）對病原體進(jìn)行氧化，同時，活性氧還是吞噬細(xì)胞和非吞噬免疫細(xì)胞間信號傳遞媒介，是細(xì)胞免疫必不可少的物質(zhì)。然而，過多的活性氧在殺傷病原體的同時，對正常機(jī)體組織也會產(chǎn)生損傷，并引起過度免疫的發(fā)生，因此必須清除活性氧以保護(hù)自身免受損傷。Won等分離了正常型和GpX1基因敲除型小鼠的淋巴結(jié)細(xì)胞及脾細(xì)胞，制備單細(xì)胞懸浮液，用cD3對其激活，測定其活性氧含量，然后采用細(xì)胞內(nèi)因子標(biāo)記的流式細(xì)胞技術(shù)鑒定輔助t淋巴細(xì)胞1和17，結(jié)果表明，GpX1缺乏使活性氧含量升高，GpX1缺陷型輔助t淋巴細(xì)胞傾向分化為輔助t淋巴細(xì)胞1，說明GpX1通過活性氧的調(diào)控，影響t細(xì)胞增值和分化。

的干擾載體，轉(zhuǎn)染小鼠t淋巴細(xì)胞，然后利用cD3體外激活t細(xì)胞，結(jié)果顯示：受到干擾的t細(xì)胞在激活后鈣離子濃度和白細(xì)胞介素2受體α的MRnA水平均低于對照組t細(xì)胞，說明硒蛋白K可以通過影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣穩(wěn)態(tài)蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞激活過程中的鈣離子濃度，同時影響白細(xì)胞介素2的表達(dá)。

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