Selenofosfat sintetasa 2
 Estructura de l'enzim i locus del gen SEPHS2 | |||||||||
| Identificadors | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Número EC | 2.7.9.3  | ||||||||
| Número CAS | 151125-25-6 | ||||||||
| Bases de dades | |||||||||
| IntEnz | IntEnz view | ||||||||
| BRENDA | BRENDA entry | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | KEGG entry | ||||||||
| MetaCyc | metabolic pathway | ||||||||
| PRIAM | profile | ||||||||
| Estructures PDB | RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
La selenofosfat sintetasa 2 (SEPHS2) (EC 2.7.9.3), és un enzim de natura proteica codificat pel gen humà del cromosoma 16 amb el mateix nom. El pseudogèn del locus del SPS2 s'ha identificat al cromosoma 5.[1]
Aquest enzim és un component molt important en la biosíntesi de la selenocisteïna (Sec), coneguda com a aminoàcid 21, que s'incorpora de manera translacional a les selenoproteïnes dels mamífers dels codons UGA de marc que normalment indiquen la terminació de la traducció.[2] La seva importància és deguda al fet que catalitza la producció de monoselenofosfat (MSP) a partir de selenur i adenosinatrifosfat (ATP), molècula que actua com a donant de seleni necessari per a la síntesi d'aquest aminoàcid.
En càncers, sobretot en càncer de mama, la freqüència de selenofosfat sintetasa 2 augmenta ja que això produeix un augment o disminució de la selenoproteïna que pot induir un fenotip de càncer.
Se situa al citoplasma cel·lular i s'expressa preferentment en teixits implicats en la síntesi de selenoproteïnes i en llocs de desenvolupament de cèl·lules sanguínies.
Propietats
[modifica]Les propietats més importants de la selenofosfat sintetasa 2 inclouen:[3]
- Grandària: El pes molecular de la SPS2 és de 47,305 kilodaltons i té 448 aminoàcids.
- Conté 6606 àtoms i la seva fórmula química és
- El seu pH òptim teòric és 5,6 (sense tenir en compte les modificacions posttraduccionals).
- La seva vida mitjana estimada és de 4,4 hores en cèl·lules de mamífers.
Estructura
[modifica]Estructura primària
[modifica]La selenofosfat sintetasa 2 es tracta d'una proteïna monomèrica amb funció enzimàtica i per tant està formada per una única cadena polipeptídica, en aquest cas de 448 aminoàcids. El pes molecular aproximat d'aquest enzim és de 47,305 kilodaltons i la seva estructura primària és la següent:[4]
La seva seqüència està caracteritzada per 27 prolines, 48 glicines, 43 residus carregats negativament marcats de color vermell i 36 residus carregats positivament marcats de color cian.
La comparació de les estructures primàries entre la selenofosfat sintetasa 1[5] i la selenofosfat sintetasa 2 mostra que tenen el 75% de la seqüència d'aminoàcids idèntica.[6]
Estructura secundària
[modifica]Quant a l'estructura secundària, existeixen tres regions diferenciades. La regió N-terminal (1-40) i la regió C-terminal (428-448) estan totalment desordenades i prenen una conformació a l'atzar a l'espai.[7] La regió central (41-427) és més diversa i presenta 9 hèlixs alfa marcades en vermell, 13 làmines beta marcades en groc i 3 310-hèlixs marcades en cian. Aquesta zona també presenta regions desordenades tot i que representen una part molt minoritària i són bàsicament els punts d'unió entre les diferents estructures. L'estructura secundària de l'enzim és la següent:[8]
La comparació de les estructures secundàries entre la selenofosfat sintetasa 1[9] i la selenofosfat sintetasa 2 mostra que tant les hèlixs alfa com les làmines beta són prou conservades i semblants al llarg de les seqüències, els pocs canvis existents són només de llargada.[10]
Estructura terciària
[modifica]En quant a estructura terciària, no s'ha pogut determinar experimentalment la trajectòria global de la seva cadena polipeptídica però té una alta propensió a plegar-se en forma globular.[11] L'estructura terciària estimada de la SEPHS2 és la següent amb les hèlixs alfa i 310-hèlixs marcades en vermell i les làmines beta marcades en groc:
També presenta regions desordenades sense una estructura fixa com es pot observar en la imatge.[12]
Modificacions posttraduccionals
[modifica]Les modificacions posttraduccionals són molt importants en els enzims per variar la seva activitat enzimàtica i especialment en les regions desordenades.[13] Segons l'anàlisi de la seva seqüència, la selenofosfat sintetasa conté:
- 31 llocs de fosfoliració,[14] quatre situats als aminoàcids 33, 46, 97 i 109.[15]
- 1 lloc de sulfatació a l'aminoàcid 395.[16]
- 1 lloc de glicosilació lligada a N a l'aminoàcid 299 i 5 llocs de glicosilació lligada a O als aminoàcids 52, 77, 431, 440 i 443.[17]
Paper al càncer
[modifica]S'ha demostrat que l'expressió de selenofosfat sintetasa 2 té un paper important en el càncer, sobretot, en el càncer de mama.
Hi ha evidència que un augment de l'expressió de selenoproteïnes pot significar la prèsencia un fenotip de càncer,[18] pero el paper de les selenoproteïnes en la carcinogènesi i els seus mecanismes d'acció i regulació continuen sense ser del tot clars.
Aquesta relació directa es deu a què la selenofosfat sintetasa 2, és essencial per a la supervivència de les cèl·lules canceroses, però no normals. La SEPHS2 és necessària a les cèl·lules canceroses per desintoxicar el selenur, un intermediari que es forma durant la biosíntesi de la selenocisteïna.[19] Les cèl·lules canceroses mamàries i d'altres són selenofíliques, a causa d'una funció secundària de l'antiportador de cistina / glutamat SLC7A11 que promou l'absorció de seleni i la biosíntesi de selenocisteïna, que, en permetre la producció de selenoproteïnes com GPX4, protegeix les cèl·lules contra la ferroptosi. No obstant això, aquesta activitat també es converteix en una responsabilitat per a les cèl·lules canceroses perquè el selenur és verinós i ha de ser processat per SEPHS2.[20][21] En conseqüència, els nivells de SEPHS2 s'eleven en mostres de persones amb càncer de mama i la pèrdua de SEPHS2 impedeix el creixement de xenoinjerts ortotòpics de tumor mamari.
La participació de selenofosfat sintetisa 2 en el càncer es va estudiar segons dades de TCGA mitjançant CbioPortal.[22][23]
Més concretament, als càncer de mama triple-negatius (TNBC).[24] Es va poder detectar que els nivells de SEPH2 eren més alts en els teixits mamaris de pacients amb càncer de mama TNBC[24] que en els teixits mamaris normals. Les mostres de teixits TNBC[24] van ser immunoreactives per SEPHS2 demostrant així, que un augment de l'expressió o dels nivells de l'enzim està associat amb un major grau de malignitat en els pacients amb TNBC.[24] Al mateix temps, els resultats de l'estudi,[23] suggereixen que l'augment de l'expressió de SEPHS2 està associat amb un augment de la malignitat del càncer en els pacients amb TNBC.[24] per tant no només s'estableix una relació directa entre la quantitat d'aquest enzim i la presència d'un tumor, sinó que també, com a mínim al cas del càncer de mama, está directament relaciont amb la malignicitat d'aquest.
A més d'això, s'ha pogut comprovar que l'expressió de SEPHS2 augmenta significativament en els teixits del càncer gàstric i del para-carcinoma,[25] donant indicis sobre com la futura comprensió de la proteïna podria contribuir a la trobada de nous tractaments oncològics. En la investigació dels efectes del seleni sobre l'expressió gènica s'ha descobert que en una línia cel·lular d'adenocarcinoma de còlon humà (Caco-2), el miR-185 tenia un paper en la regulació superior de l'expressió de SEPHS2 en el manteniment de la síntesi de selenoproteïnes.[26]
Ús com a biomarcador
[modifica]Les selenoproteïnes es poden secretar i detectar a la sang.[27] El plasma sanguini i les seves proteïnes són una font ideal de biomarcadors, ja que representen una informació gairebé immediata de l'estat fisiopatològic d'un pacient en un moment determinat. De fet, les anomenades biòpsies líquides permeten un seguiment dinàmic amb una visió del procés d'evolució clonal espacial i temporal del tumor, inclosa la resistència secundària al tractament, que és negada per la invasivitat de les biòpsies de teixits. La tiorredoxina reductasa 1 (TrxR1), una selenoproteïna nuclear i citoplasmàtica, té associats els seus nivells sèrics amb un mal pronòstic en càncer de pulmó.[28] Si se demostra la possible secreció citoplasmàtica de la SEPHS2, podrien atribuir-se-li usos similars pel marcatge i detecció de tipus de càncer concrets.
Referències
[modifica]- ↑ «Fitxa del gen SEPHS2».
- ↑ Turanov AA, Xu XM, Carlson BA, Yoo MH, Gladyshev VN, Hatfield DL. «Biosynthesis of selenocysteine, the 21st amino acid in the genetic code, and a novel pathway for cysteine biosynthesis.» Adv Nutr. 2011 Mar;2(2):122-8. DOI: 10.3945/an.110.000265. Epub 2011 Mar 10. PMID: 22332041; PMCID: PMC3065758.
- ↑ «ProtParam - Q99611 (SPS2_HUMAN)» (en anglès).
- ↑ «UniProtKB - Q99611 (SPS2_HUMAN)» (en anglès).
- ↑ «UniProtKB - P49903 (SPS1_HUMAN)» (en anglès).
- ↑ Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ. «Basic local alignment search tool.» J Mol Biol. 1990 Oct 5;215(3):403-10. DOI: 10.1016/S0022-2836(05)80360-2. PMID: 2231712.
- ↑ Wu S, Zhang Y. MUSTER. «Improving protein sequence profile-profile alignments by using multiple sources of structure information. Proteins.» 2008 Aug;72(2):547-56. DOI: 10.1002/prot.21945. PMID: 18247410; PMCID: PMC2666101.
- ↑ Nunziata C, Polo A, Sorice A, Capone F, Accardo M, Guerriero E, Marino FZ, Orditura M, Budillon A, Costantini S. «Structural analysis of human SEPHS2 protein, a selenocysteine machinery component, over-expressed in triple negative breast cancer.» Sci Rep. 2019 Nov 6;9(1):16131. DOI: 10.1038/s41598-019-52718-0. PMID: 31695102; PMCID: PMC6834634.
- ↑ «ProtParam - P49903 (SPS1_HUMAN)» (en anglès).
- ↑ Sali A, Blundell TL. «Comparative protein modelling by satisfaction of spatial restraints.» J Mol Biol. 1993 Dec 5;234(3):779-815. DOI: 10.1006/jmbi.1993.1626. PMID: 8254673.
- ↑ Arai M. «Unified understanding of folding and binding mechanisms of globular and intrinsically disordered proteins.» Biophys Rev. 2018 Apr;10(2):163-181. DOI: 10.1007/s12551-017-0346-7. Epub 2018 Jan 6. PMID: 29307002; PMCID: PMC5899706.
- ↑ Das RK, Pappu RV. «Conformations of intrinsically disordered proteins are influenced by linear sequence distributions of oppositely charged residues.» Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Aug 13;110(33):13392-7. DOI: 10.1073/pnas.1304749110. Epub 2013 Jul 30. PMID: 23901099; PMCID: PMC3746876.
- ↑ Wright PE, Dyson HJ. «Intrinsically disordered proteins in cellular signalling and regulation». Nat Rev Mol Cell Biol. 2015 Jan;16(1):18-29. DOI: 1 0.1038/nrm3920. PMID: 25531225; PMCID: PMC4405151.
- ↑ Blom N, Gammeltoft S, Brunak S. «Sequence and structure-based prediction of eukaryotic protein phosphorylation sites.» J Mol Biol. 1999 Dec 17;294(5):1351-62. DOI: 10.1006/jmbi.1999.3310. PMID: 10600390.
- ↑ Hornbeck PV, Zhang B, Murray B, Kornhauser JM, Latham V, Skrzypek E. «PhosphoSitePlus, 2014: mutations, PTMs and recalibrations.» Nucleic Acids Res. 2015 Jan;43 (Database issue): D512-20. DOI: 10.1093/nar/gku1267. Epub 2014 Dec 16. PMID: 25514926; PMCID: PMC4383998.
- ↑ Monigatti F, Gasteiger E, Bairoch A, Jung E. «The Sulfinator: predicting tyrosine sulfation sites in protein sequences.» Bioinformatics. 2002 May;18(5):769-70. DOI: 10.1093/bioinformatics/18.5.769. PMID: 12050077.
- ↑ Steentoft C, Vakhrushev SY, Joshi HJ, Kong Y, Vester-Christensen MB, Schjoldager KT, Lavrsen K, Dabelsteen S, Pedersen NB, Marcos-Silva L, Gupta R, Bennett EP, Mandel U, Brunak S, Wandall HH, Levery SB, Clausen H. «Precision mapping of the human O-GalNAc glycoproteome through SimpleCell technology.» EMBO J. 2013 maig 15;32(10):1478-88. DOI: 10.1038/emboj.2013.79. Epub 2013 Apr 12. PMID: 23584533; PMCID: PMC3655468.
- ↑ Davis, Cindy D.; Tsuji, Petra A.; Milner, John A. «Selenoproteins and cancer prevention». Annual Review of Nutrition, 32, 21-08-2012, pàg. 73–95. DOI: 10.1146/annurev-nutr-071811-150740. ISSN: 1545-4312. PMID: 22404120.
- ↑ Carlisle, Anne E.; Lee, Namgyu; Matthew-Onabanjo, Asia N.; Spears, Meghan E.; Park, Sung Jin «Selenium detoxification is required for cancer-cell survival». Nature Metabolism, 2, 7, 7-2020, pàg. 603–611. DOI: 10.1038/s42255-020-0224-7. ISSN: 2522-5812. PMC: 7455022. PMID: 32694795.
- ↑ Cavalieri, R. R.; Scott, K. G.; Sairenji, E. «Selenite (75Se) as a tumor-localizing agent in man». Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine, 7, 3, 3-1966, pàg. 197–208. ISSN: 0161-5505. PMID: 5932931.
- ↑ Olm, Eric; Fernandes, Aristi P.; Hebert, Christina; Rundlöf, Anna-Klara; Larsen, Erik H. «Extracellular thiol-assisted selenium uptake dependent on the xc− cystine transporter explains the cancer-specific cytotoxicity of selenite» (en anglès). Proceedings of the National Academy of Sciences, 106, 27, 07-07-2009, pàg. 11400–11405. DOI: 10.1073/pnas.0902204106. ISSN: 0027-8424. PMID: 19549867.
- ↑ «cBioPortal for Cancer Genomics».
- ↑ 23,0 23,1 Nunziata, Carmine; Polo, Andrea; Sorice, Angela; Capone, Francesca; Accardo, Marina «Structural analysis of human SEPHS2 protein, a selenocysteine machinery component, over-expressed in triple negative breast cancer» (en anglès). Scientific Reports, 9, 1, 06-11-2019, pàg. 16131. DOI: 10.1038/s41598-019-52718-0. ISSN: 2045-2322.
- ↑ 24,0 24,1 24,2 24,3 24,4 Jhan, Jing-Ru; Andrechek, Eran R. «Triple-negative breast cancer and the potential for targeted therapy». Pharmacogenomics, 18, 17, 11-2017, pàg. 1595–1609. DOI: 10.2217/pgs-2017-0117. ISSN: 1744-8042. PMC: 5694022. PMID: 29095114.
- ↑ Lan, Xiuwen; Xing, Jun; Gao, Hongyu; Li, Sen; Quan, Lina «Decreased Expression of Selenoproteins as a Poor Prognosticator of Gastric Cancer in Humans». Biological Trace Element Research, 178, 1, 7-2017, pàg. 22–28. DOI: 10.1007/s12011-016-0908-8. ISSN: 1559-0720. PMID: 27957666.
- ↑ Maciel-Dominguez, Anabel; Swan, Daniel; Ford, Dianne; Hesketh, John «Selenium alters miRNA profile in an intestinal cell line: evidence that miR-185 regulates expression of GPX2 and SEPSH2». Molecular Nutrition & Food Research, 57, 12, 12-2013, pàg. 2195–2205. DOI: 10.1002/mnfr.201300168. ISSN: 1613-4133. PMID: 23934683.
- ↑ «Raymond, F. et al. Selenoprotein P- Expression, Functions, and Roles in Mammals».
- ↑ «The serum activity of thioredoxin reductases 1 (TrxR1) is correlated with the poor prognosis in EGFR wild-type and ALK negative non-small cell lung cancer».