在一項新的研究中，來自美國普林斯頓大學的研究人員發現了一條將硒整入微生物小分子中的生物合成途徑，標志著這種原子**在天然產物中被發現，這就為硒生物學開辟了新的途徑。這一發現還強烈地表明，硒是所有生命王國中的一種重要的微量元素，它在**中的生物作用可能比科學家們*初假設的更重要。相關研究結果于2022年9月7日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Biosynthesis of selenium-containing small molecules in diverse microorganisms”。論文通訊作者為普林斯頓大學化學系教授Mohammad Seyedsayamdost博士。

論文**作者、Seyedsayamdost實驗室研究生Chase Kayrouz說，“這是一個封閉的領域。20年來，沒有人發現硒代謝的新途徑。含硒蛋白（selenoprotein）和含硒核酸（selenonucleic acid）的生物合成是在20世紀80年代和90年代被闡明的。從那時起，人們就認為這些是微生物利用硒做的**事情。我們只是想知道它們是否會將硒納入其他小分子中？結果發現，它們確實如此。”

Seyedsayamdost說，他們的“研究表明，自然界確實已經進化出將這種元素整合到小分子、糖類和次級代謝物中的途徑。硒具有顯著的特性，與生物大分子中發現的任何其他元素不同。例如，含硒抗氧化劑麥角硒因（selenoneine）成為一種比這種分子的硫代版本更好的抗氧化劑。但是，雖然硫在生物大分子中無處不在，但硒的出現卻要**得多，而且被認為**于生物聚合物”。

Seyedsayamdost說，“大自然已經進化出了將硫或硒整合到天然產物中的特異性機制，從而通過各自特有的途徑來利用這兩種元素的獨特特性。”

尋找硒

該實驗室開始他們的研究時假設，硒原子應該存在于天然產物中，因為它在其他地方的利用是無處不在的。他們問，這樣的特征在微生物基因組中會是什么樣子？

Kayrouz說，“你如何真正發現一種新的**或天然產物或硒代謝物在哪里，你如何找到它？我們通常尋找生物合成基因簇---染色體上編碼這類分子的生物合成的一組基因。因此，如果我們有一條制造含硒化合物的途徑，它必須由基因編碼。”

他們實施了一種基因組發掘策略，尋找在selD旁邊發現的基因，因為selD編碼了細胞內所有已知硒過程的**步。很快，他們發現了一個與selD共同定位的基因---senB--引起了他們的注意，特別是因為它之前沒有涉及硒代謝。通過進一步的研究，他們發現了第三個共同定位的基因，稱為senA。Kayrouz推測，這三個基因可能參與了一個新的硒生物合成途徑。

Seyedsayamdost說，“首先，我們確定了整入硒的生物合成基因簇會是什么樣子。然后我們使用生物信息學來尋找這樣的基因，并在不同的微生物基因組中確定了我們現在稱之為‘sen基因簇’的基因。”

他們能夠在大腸桿菌中表達這些新基因中的每一個，從而在試管中組裝出整個途徑。這揭示了兩種含硒小分子---一種含硒糖分子（selenosugar）和一種叫做麥角硒因的含硒分子---的產生。它還揭示了兩種形成碳-硒鍵的酶，這是**批作用于生物小分子的此類酶。

Kayrouz說，“微生物將硒整入到這些化合物中是有原因的，所以一定有一些有趣的生物活性與它們相關。我們還不知道這是什么，但這是非常令人興奮的。作為生物化學家，這樣的發現是我們每天醒來的原因。”（生物谷 Bioon.com）