硒蛋白生物信息学研究在海生哺乳动物中的新进展

硒是一种人体必需的微量元素，主要由硒蛋白形式存在体内并发挥功能。硒蛋白含有被称为第21种氨基酸的硒代半胱氨酸(Selenocysteine，Sec)，由传统终止码TGA编码。人类目前对陆生哺乳动物、鱼类、原生生物、古细菌和细菌等物种的硒蛋白有所了解，但对特殊进化阶段和生存环境的物种的硒蛋白的认识还很匮乏。例如保存着陆生哺乳动物的胎生、哺乳和用肺呼吸等基本特征的海豚，其特殊的进化历程（陆地重回海洋）及生存环境（海生）是研究、对比生存环境和进化历程对硒蛋白组的影响的良好对象。

由深圳大学生命科学学院倪嘉缵院士所担任通讯作者撰写的《海豚基因组中硒蛋白基因的生物信息学预测》一文详细介绍了在真核硒蛋白识别系统上所预测的步骤和结果，该文发表在《科学通报》2012年第11期上。

使用生物信息学方法从基因组中挖掘新基因，探索基因功能与生命过程机理之间的关系，是后基因组时代生命科学研究的新兴手段。硒蛋白的功能与抗衰老，癌症防治等有关，是科学界一直重点关注和研究的重要蛋白族群。硒蛋白基因的生物信息学研究也迅速发展。由于硒蛋白基因中的TGA码，具有解码为硒代半胱氨酸和终止蛋白合成的双重功能，导致硒蛋白基因的生物信息学建模和识别都比其它基因更加困难。首个依据硒蛋白mRNA中特殊RNA结构设计的硒蛋白基因识别方法，应用于人类基因组并获得了25个硒蛋白组成的人全硒蛋白组。而后，硒蛋白组信息学研究逐渐进入了，硒蛋白功能与进化的研究领域。 倪嘉缵院士领导的团队自主开发了一种硒蛋白基因生物信息学识别系统，与国际上其它方法相比，能够更简便地应用于多个不同物种的识别，并且能够降低识别过程的假阴性结果。该方法以前曾应用于玻璃海鞘硒蛋白组的识别，相关文章发表于较有国际影响的刊物上。使用该系统，他们对海生哺乳动物瓶鼻海豚的基因组进行了全数据分析，从中获得了16个硒蛋白(含SECIS 结构)和4 个潜在硒蛋白(未检测到SECIS 结构)。

比较发现海豚硒蛋白种类和数量都与人类等陆生哺乳动物相似。首次发现的海豚双Sec 结构的二型甲状腺脱碘酶,以及相应对该蛋白家族的系统发生学分析,显示海豚等鲸类动物与陆生偶蹄类有较近的亲缘关系，与目前国际上鲸类起源的研究主流观点一致。该文的研究方法和结果为研究海洋脊椎动物硒蛋白的分布与进化和Sec 残基在硒蛋白中的演化提供了理论依据。相应的序列信息,为重要生理功能硒蛋白功能活性研究提供了数据, 有助于推动与硒蛋白有关的药物或人类健康的研究发展。该研究得到了国家自然科学基金（编号：31070731）和广东省自然科学基金（编号：10151806001000023）的资助。

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