Sélénocystéine

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Sélénocystéine
L-Selenocysteine.svgD-Selenocysteine.svg
L ou R(+)-sélénocystéine et D ou S(–)-sélénocystéine
Identification
Nom IUPAC acide 2-amino- 3-selanyl-propanoïque
Synonymes

U, Sec

No CAS 10236-58-5 L ou R
3614-08-2 (racémique)
PubChem 6326983
ChEBI 16633
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute C3H7NO2Se  [Isomères]
Masse molaire[1] 168,05 ± 0,03 g/mol
C 21,44 %, H 4,2 %, N 8,33 %, O 19,04 %, Se 46,99 %,
Propriétés biochimiques
Codons Codon-STOP UGA opale avec élément SECIS
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

La sélénocystéine est un acide α-aminé rare, analogue sélénié de la cystéine, qui entre dans la constitution de certaines enzymes telles que la glutathion peroxydase, la thiorédoxine réductase, les iodothyronine désiodases (thyroxine 5'-désiodase et thyroxine 5-désiodase), la glycine réductase ou encore la formiate déshydrogénase, qu'on nomme sélénoprotéines. On dénombre actuellement trois gènes codant des sélénoprotéines chez E. coli.

Selon la nomenclature établie par l'IUPAC, la sélénocystéine s'abrège Sec pour le code à trois lettres et U pour le code à une lettre.

Contrairement à la plupart des acides aminés rares, qui n'appartiennent pas à la série des 20 acides aminés codés directement par le code génétique, la sélénocystéine n'est pas formée après la traduction de l'ARNm, mais incorporée directement lors de la synthèse de la chaîne polypeptidique par le ribosome.

Historique[modifier | modifier le code]

Un acide aminé comportant du sélénium a été isolé en 1941[2], identifié plus tard comme une methylsélénocystéine[3]. En 1976, on démontre que cette dernière est le composant sélénié des sélénoprotéines[4].

Synthèse[modifier | modifier le code]

Malgré son nom, la sélénocystéine dérive métaboliquement de la sérine, convertie en sélénocystéine alors que le résidu d'acide aminé est déjà fixé à son ARN de transfert. Structurellement, en revanche, elle est analogue à une molécule de cystéine dont on a remplacé l'atome de soufre par du sélénium, le groupe thiol étant remplacé par un groupe sélénol.

L'enzyme qui effectue la conversion de sérine en sélénocystéine sur l'ARNt est la sélénocystéine synthase[5]. La sélenocystéine synthase utilise le sélénophosphate (PO3Se3-) comme donneur activé de sélénium, produit par la sélénophosphate synthétase à partir de séléniure.

Incorporation dans les protéines[modifier | modifier le code]

L'incorporation de la sélénocystéine dans les protéines est un processus complexe, car il n'existe pas à proprement parler de codon spécifique pour cet acide aminé. Dans l'ARN messager, à la position correspondant à la sélénocystéine dans la protéine, on trouve un codon UGA, qui est normalement un codon-STOP (appelé « opale »), signal d'arrêt de la traduction. Il y a cependant un ARNt spécifique permettant l'incorporation de cet acide aminé dans la chaîne polypeptidique en formation, dont l'anticodon est complémentaire de UGA[6]. La discrimination entre le codon UGA codant la sélenocystéine du codon-STOP UGA nécessite un mécanisme spécifique :

  • Il existe une machinerie protéique particulière qui s'associe à l'ARNt sélénocysteine pour diriger son incorporation au site A du ribosome pendant l'étape d'élongation,
  • l'ARN messager porte un élément de structure secondaire spécifique appelé élément SECIS (pour Selenocystein Insertion Sequence) qui est impliqué dans le recrutement du complexe protéine/ARNt chargé. Le sélénocystéinyl-ARNt est alors incorporé au site A du ribosome.

Chez les bactéries, le système est composé du facteur protéique SelB, homologue au facteur d'élongation "classique" EF-Tu capable de reconnaitre les 20 autres aminoacyl-ARNt. SelB est homologue à EF-Tu sur sa partie N-terminale et de ce fait est capable de lier le GTP, l'ARNt chargé et d'interagir avec le ribosome. Il possède de plus une extension C-terminale composée de quatre domaines en "winged-helix" se liant avec une très forte affinité (nM) à l'élément SECIS, une épingle-à-cheveux, ou « tige-boucle », dans l'ARNm située peu après le codon UGA. L'élément SECIS est composé d'une quarantaine de nucléotides de séquence variable mais dont certains éléments invariants et nécessaires à l'interaction avec SelB ont pu être mis en évidence.

Chez les eucaryotes et les archées, le mécanisme est légèrement différent. Chez les eucaryotes, deux protéines en complexe, mSelB et SBP2, jouent respectivement le rôle de facteur d'élongation et de liaison aux éléments SECIS. Ces derniers sont également différents en séquence et en taille des SECIS procaryotes, et se situent le plus souvent en 3' hors de la partie codante du gène.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. Horn MJ, Jones DB, Isolation from Astragalus pectinatus of a crystalline amino acid complex containing selenium and sulfur, J Biol Chem, 1941;139:649-660
  3. Trelease SF, Di Somma AA, Jacobs AL, Seleno-amino acid found in Astragalus bisulcatus, Science, 1960;132:618-618
  4. Cone JE, Del Rio RM, Davis JN, Stadtman TC, Chemical characterization of the selenoprotein component of clostridial glycine reductase: identification of selenocysteine as the organoselenium moiety, Proc Natl Acad Sci U S A, 1976;73:2659-2663
  5. (en) Forchhammer K., Böck A., « Selenocysteine synthase from Escherichia coli. Analysis of the reaction sequence. », J. Biol. Chem., vol. 266, no 10,‎ 1991, p. 6324-6328 (lien PubMed?)
  6. Chambers I, Frampton J, Goldfarb P, Affara N, McBain W, Harrison PR, The structure of the mouse glutathione peroxidase gene: the selenocysteine in the active site is encoded by the `termination' codon, TGA, EMBO J, 1986;5:1221-1227

Articles connexes[modifier | modifier le code]