人能补多少硒（硒能随便补吗）

背景及概述[1]

至今，硒(selenium)共价结合在蛋白质中仅发现有硒半胱氨酸(selenocysteine，Sec)和硒甲硫氨酸(selenomethionine，Se-Met)两种形式.Se-Met进入蛋白质可能是一随机事件，即由Se-Met随机替代甲硫氨酸而参入到蛋白质分子中；相反，Sec则是由密码子UGA介导的翻译行为。一般把以Sec形式参入到多肽链的蛋白质称硒蛋白(selenoprotein)，而把其他结合硒的蛋白质称含硒蛋白。已发现的硒蛋白大多数是具有重要作用的酶，又称之为硒酶(selenoenzyme)，在硒蛋白特别是硒酶的活性中心发现含有Sec，目前认为硒蛋白是硒在机体内存在的主要功能形式，Sec是生物合成和参入到蛋白质分子中的第21种氨基酸。密码子UGA介导Sec参入蛋白质分子是对经典生物化学的重要补充，但众所周知，UGA同时是三个终止密码子之一，在转译过程中，分子如何识别UGA为Sec密码子而不当作终止密码子，是近年来硒蛋白分子生物学最具吸引力的研究热点.这一过程在原核生物和真核生物之间存在许多差别，并在转译调节上有其独特之处.

种类

从病毒、细菌、真菌、无脊椎动物到脊椎动物都发现有硒蛋白或潜在的硒蛋白基因.如HIV、HBV、痘病毒等病毒的基因结构中具有编码硒蛋白的能力.传染性软疣病毒(MCV)含有与谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)同源的硒蛋白基因，编码一种硒蛋白，对人角质细胞抗UV辐射和超氧离子引起的细胞毒作用有保护作用，同时也为MCV提供保护；出血热病毒也含有一种潜在的硒蛋白基因，经PCR分析，它有17个UGA密码子和数个SECIS(selenocysteineinsertionsequence，SECIS)元件，每分子蛋白质可组装16个Sec，研究者认为该蛋白质与病毒致病性有关。细菌的甲酸脱氢酶、甘氨酸还原酶等[2]为较早期发现的硒蛋白.还有人从真菌中分离出底物特异性硒蛋白B甘氨酸还原酶(PBglycinereductase)，放射性75Se标记发现硒结合在47ku亚基上。小杆线虫(Caenorhabditiselegans)基因编码有与哺乳动物同源的含硒酶硫氧还蛋白还原酶。在哺乳动物至少已发现并分离有35种硒蛋白，其中功能比较明确的硒蛋白是：谷胱甘肽过氧化物酶家族(glutathioneperoxidase，GPx1，GPx2，GPx3，GPx4)、脱碘酶家族(iodothyroninedeiodinases，ID1，ID2，ID3)、硫氧还蛋白还原酶家族(thioredoxinreductases，TR1，TR2，TR3)、硒磷酸化物合成酶(selenophosphatesynthetase，SPS2)、精子线粒体膜硒蛋白(MCS)、34ku精子DNA结合硒蛋白(34kuDNA-boundspermatidselenoprotein)、15ku前列腺上皮硒蛋白(15kuprostateepithelialselenoprotein)和人淋巴细胞硒蛋白(15kuhuman lymphocyticselenoprotein)、硒蛋白P(selenoproteinP)、硒蛋白W(selenoproteinW)和一种存在于多种组织中的18ku硒蛋白(18kuselenoprotein).它们具有防止膜结构及生物大分子的氧化损伤；合成并调节活性甲状腺素T3水平；参与DNA合成并调节DNA表达；促进精子生成、发育、成熟及其活力的维持；保护内皮细胞和维护肌肉组织的正常功能等广泛的生理作用.

制备[1]

1. 原核生物硒蛋白合成

虽然Sec的合成及其引入到蛋白质肽链中的过程极其复杂，且真核与原核生物间存在较大差异，但目前认为，在原核生物，这一过程是在两种顺式作用元件(cis-actingelement)和四个翻译因子协同作用下完成的。两种顺式作用元件：引导Sec特异性插入位点的Sec-UGA密码子；位于UGA3′端临近下游的介导Sec特异性插入的一种mRNA茎环(stemloop)样二级结构，即SECIS元件.四个翻译因子：两种有关Sec合成的酶，即硒磷酸化物合成酶和硒半胱氨酸合成酶；特异的载体tRNA[Sec]；特异的翻译因子SELB.其对应的基因和功能如表所示：

Sec的生成、运载及硒蛋白的合成过程如下：a.tRNA[Sec]在Ser-tRNA合成酶作用下，生成Ser-tRNA[Sec]；b.在硒磷酸化物合成酶作用下生成硒磷酸化物；c.Ser-tRNA[Sec]以丝氨酸为骨架，在硒半胱氨酸合成酶作用下，以硒磷酸化物为硒供体，形成硒半胱氨酰tRNA(SectRNA[Sec])；d.特异的翻译因子结合并识别SECIS，介导Sec插入肽链.

2. 真核生物硒蛋白合成

在真核生物，关于Sec插入的确切机制至今不明.现有的资料表明，与原核生物相比，至少有以下不同.

1）哺乳动物硒蛋白的Sec-UGA密码子

Sec-UGA体外翻译实验显示，兔网织红细胞裂解液中硒蛋白PGSH-PxmRNA不能翻译相应的Sec-UGA，但GSH-PxmRNA从启始密码子AUG到Sec-UGA相对应的肽链可以在体外合成，这说明该密码子仍起终止密码子作用.硒蛋白三碘原腺甲氨酸脱碘酶(Ⅰ型脱碘酶)，在一过性转染的哺乳动物细胞体内，其Sec-UGA仍可作为终止密码子.因此，在哺乳动物mRNA相同位置的UGA可兼具截然不同的功能。

2）真核生物的SECIS元件

在真核生物，SECIS位于mRNA3′非转译区(3′-untranslatedregions，3′-UTR)。 GPx和硒蛋白PmRNA有一段保守序列形成SECIS或STE，其序列、结构和所在位置都与原核生物不同。事实上，存在于UGA密码子下游至SECIS之间>1kb的序列为真核硒蛋白合成机制增添了诸多奥秘，此间可能有RNA-RNA或(和)RNA-蛋白质因子的识别及相互作用.SBP(seleniumbindingprotein)的发现只是其中之一，它能特异地结合位于硒蛋白GPxmRNA3'UTR的SECIS元件，形成复合体.研究者认为SBP可能就是真核生物的SELB。

3）哺乳动物Sec的转运及其合成途径

其载体为Sec-tRNA，又称Sec-tRNA[Ser]Sec.其二、三级结构与通常的tRNA和细菌tRNA有显著不同，具有独特的氨基酸长臂.在高等脊椎动物细胞中存在Sec的两种同分异构载体tRNA，它们的区别在于反密码子的可摆动苷酸中2′-O核糖的甲基化态不同.该核苷酸的碱基都是5-甲氧基甲基尿嘧啶(mcmU)，而且这些tRNA还有三个不同的修饰碱基，它们的生物合成最近已在Xenopus卵母细胞中构建.此外，tRNA[Ser]SecmcmU和tRNA[Ser]SecmcmUm(或其他2′-O甲基核糖的同源物)均能够在蛋白质合成时阅读UGA密码子，说明这些同分异构受体能够被延伸因子eEF-1识别.为进一步证实tRNA[Ser]Sec的两种酰基化形式(即：Sec-tRNA [Ser]Sec和Ser-tRNA[Ser]Sec)在蛋白质合成中的作用，有人用GPx和硒蛋白Pm RNA研究Sec-UGA的翻译，同时以兔β-球蛋白mRNA终止密码子UGA作为对照，并分析了延伸因子eEF-1对Sec-tRNA[Ser]Sec和Ser-tRNA[Ser]Sec的识别能力。

结果显示，延伸因子eEF-1不识别SectRNA[Ser]Sec，却易于识别Ser-tRNA[Ser]Sec.且在体外系统中，Ser-tRNA[Ser]Sec对GPxmRNA的Sec-UGA和终止密码子UGA均有明显的抑制作用，而Sec-tRNA[Ser]Sec却无此作用。

硒蛋白与疾病的关系[2-3]

在25种人硒蛋白中，目前生物功能研究较清楚的仅有GPx、Dio和TrxR；生物功能有一定了解、但尚有许多问题需深入研究的硒蛋白有SPS2、SelP、Sep15、SelW、SelM、SelR、SelS、SelT和SelH；生物功能完全未知的硒蛋白有SelI、SelK、SelO和SelV。尽管不同硒蛋白的生物功能各异，但其生化基础主要是硒蛋白中Sec的氧化还原活性，如GPx参与调节胞内氧化还原动态平衡，TrxR调节蛋白质中二硫键与巯基的平衡、参与胞内氧化还原信号传导，Sep15参与内质网上二硫键的形成，Dio通过氧化还原调节甲状腺激素代谢，SelP通过抗氧化在脑神经细胞中发挥作用，SelR是蛋氨酸亚砜还原酶，SelW、SelM、SelH等通过氧化还原作用参与各种重要的生理环节。因此推测：硒蛋白通过氧化还原作用调节生理功能及其与疾病的关系。因篇幅所限，本文仅从硒与癌症、神经退行性病变和病毒三方面对硒与重大疾病的关系进行概述。

1. 硒蛋白与癌症预防

癌症是致人类死亡的三大疾病之一。早年报道补硒200μg天能防止非恶性黑素瘤皮肤癌，降低患前列腺癌、肺癌和结肠癌发生的危险性，使前列腺癌、结肠癌、肝癌的发病率分别降低63%、58%和49%。为进一步确定硒作为癌症化学预防剂的有效性，又启动了其它干预实验。在干预实验中最常用的硒剂量是200μg天，北美人使用的安全上限为400μg天，也有的干预实验使用更高剂量，但整个疗程需监控硒的毒性。评估硒的营养状况和预测硒毒性的生物记物有3种：血浆总硒、SelP和GPx。血浆SelP和GPx作为体内硒蛋白的代表，用作硒营养标记物，它们的浓度在缺硒条件下降低，但随补硒而增加直至由遗传因素和环境因素所确定的硒平台。血总硒则包括了硒蛋白中以Sec形式存在的硒、所有蛋白中的蛋氨酸被硒取代而形成的Se-Met和小分子硒化合物(