《Science》杂志详细报道了这项研究，其中包括迄今为止对硒到达细胞中所需位置的过程的最深入的描述，这对细胞和生物生物学的许多方面都至关重要。首先，硒被包裹在硒半胱氨酸(Sec)中，这是一种必需氨基酸。然后，Sec被整合到25种所谓的硒蛋白中，所有这些硒蛋白都是一系列细胞和代谢过程的关键。

以如此详细的方式理解这些重要机制的工作对开发新的医学疗法至关重要。

“这项工作揭示了以前从未见过的结构，其中一些在所有生物学中都是独一无二的，”该研究的作者paul Copeland说。

paul Copeland和他的团队通过使用一种特殊的冷冻电子显微镜来可视化细胞机制，这种显微镜使用电子束而不是光来形成复杂生物形成的三维图像，其分辨率接近原子。这个过程使用分子复合体的冻结样本，然后应用复杂的图像处理——利用当今巨大的计算能力将数千张图像串在一起，产生三维截面，甚至定格动画，在生物分子内部传递一种运动的感觉。因此，科学家们可以看到蛋白质和其他生物分子的复杂结构的表征，甚至可以看到这些结构作为细胞“机器”的功能是如何移动和变化的。

硒的结合发生在单个细胞的复杂机制深处。科学家们已经知道是哪些蛋白质和RNA分子(RNA是一种存在于所有参与蛋白质生产的细胞中的核酸)促成了这一过程。然而，他们不能辨别这些因素如何协同工作以完成周期的关键步骤，决定细胞核糖体的功能——一个大型大分子机器，结合RNA制造更多的蛋白质。他们发现，这些过程与我们所了解的在人体其他任何地方发生的过程都不同。

“这种氨基酸附着在一种独特的RNA分子上，而这种RNA分子必须通过一种独特的蛋白质因子携带到核糖体上，”Copeland说，他的实验室在过去20年里一直致力于了解这些生物分子在生化水平上的功能。“人类的所有这些进化都是为了让硒融入到这少数几种蛋白质中。”

一旦Sec被安置在硒蛋白中，硒蛋白就会执行生长发育所必需的一系列重要功能。它们产生核苷酸，这是DNA的组成部分。它们分解或储存脂肪以获取能量。它们制造细胞膜。它们产生控制人体新陈代谢的甲状腺激素。它们通过解毒细胞内的化学反应副产物来应对氧化应激。

当硒蛋白的产生被破坏时，诸如癌症、心脏病、男性不育症、糖尿病和甲状腺功能减退等疾病和失调就会出现。

Copeland说:“了解Sec被纳入的机制是开发针对多种疾病状态的新疗法的基础部分。”

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg3875