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硒蛋白生物信息學研究在海生哺乳動物中的新進展

蛋白

硒是一種人體必需的微量元素 ， 主要由硒蛋白形式存在體內并發揮功能 。硒蛋白含有被稱為第21種氨基酸的硒代半胱氨酸(Selenocysteine ， Sec)，由傳統終止碼TGA編碼 。人類目前對陸生哺乳動物、魚類、原生生物、古細菌和細菌等物種的硒蛋白有所了解，但對特殊進化階段和生存環境的物種的硒蛋白的認識還很匱乏 。例如保存著陸生哺乳動物的胎生、哺乳和用肺呼吸等基本特征的海豚，其特殊的進化歷程（陸地重回海洋）及生存環境（海生）是研究、對比生存環境和進化歷程對硒蛋白組的影響的良好對象 。
【硒蛋白生物信息學研究在海生哺乳動物中的新進展】由深圳大學生命科學學院倪嘉纘院士所擔任通訊作者撰寫的《海豚基因組中硒蛋白基因的生物信息學預測》一文詳細介紹了在真核硒蛋白識別系統上所預測的步驟和結果，該文發表在《科學通報》2012年第11期上 。
使用生物信息學方法從基因組中挖掘新基因，探索基因功能與生命過程機理之間的關系，是后基因組時代生命科學研究的新興手段 。硒蛋白的功能與抗衰老，癌癥防治等有關，是科學界一直重點關注和研究的重要蛋白族群 。硒蛋白基因的生物信息學研究也迅速發展 。由于硒蛋白基因中的TGA碼，具有解碼為硒代半胱氨酸和終止蛋白合成的雙重功能，導致硒蛋白基因的生物信息學建模和識別都比其它基因更加困難 。首個依據硒蛋白mRNA中特殊RNA結構設計的硒蛋白基因識別方法，應用于人類基因組并獲得了25個硒蛋白組成的人全硒蛋白組 。而后，硒蛋白組信息學研究逐漸進入了，硒蛋白功能與進化的研究領域 。倪嘉纘院士領導的團隊自主開發了一種硒蛋白基因生物信息學識別系統，與國際上其它方法相比，能夠更簡便地應用于多個不同物種的識別 ， 并且能夠降低識別過程的假陰性結果 。該方法以前曾應用于玻璃海鞘硒蛋白組的識別 ， 相關文章發表于較有國際影響的刊物上 。使用該系統，他們對海生哺乳動物瓶鼻海豚的基因組進行了全數據分析，從中獲得了16個硒蛋白(含SECIS 結構)和4 個潛在硒蛋白(未檢測到SECIS 結構) 。
比較發現海豚硒蛋白種類和數量都與人類等陸生哺乳動物相似 。首次發現的海豚雙Sec 結構的二型甲狀腺脫碘酶,以及相應對該蛋白家族的系統發生學分析,顯示海豚等鯨類動物與陸生偶蹄類有較近的親緣關系，與目前國際上鯨類起源的研究主流觀點一致 。該文的研究方法和結果為研究海洋脊椎動物硒蛋白的分布與進化和Sec 殘基在硒蛋白中的演化提供了理論依據 。相應的序列信息,為重要生理功能硒蛋白功能活性研究提供了數據, 有助于推動與硒蛋白有關的藥物或人類健康的研究發展 。該研究得到了國家自然科學基金（編號：31070731）和廣東省自然科學基金（編號：10151806001000023）的資助 。

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