硒是人体必需的微量元素之一。在生物体内,它主要通过构成含硒酶来发挥作用。随着对谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathioneperoxidase,GPX)研究的深入,研究人员发现硒是GPX 催化反应的必要组分,且以硒代半胱氨酸(selenocysteine, Sec)的形式作为酶的催化基团发挥作用。Sec 是由终止密码子UGA 编码,以共翻译的形式插入到新生肽链中。因此,Sec 又被称为第21 种氨基酸。在Escherichia coli 中,Sec 的表达效率只有正常氨基酸的1-3%,因此硒蛋白的体内表达量非常低。而且,Sec 插入依赖的原核生物硒代半胱氨酸插入序列(Selenocysteine InsertionSequence, SECIS)具有种属特异性,因而表达的异源硒蛋白需要引入大肠杆菌的SECIS 元件。在本文工作中,我们探讨了真核硒蛋白在大肠杆菌中的表达。酶催化的本质是底物结合和分子内催化。谷胱甘肽分子是谷胱甘肽转硫酶(Glutathione S-transferases,GST)和谷胱甘肽过氧化物酶的共同底物,但是两者活性部位的催化残基不同,因而催化的化学反应也不同。为了获得含Sec 的谷胱甘肽转硫酶,我们将野生型谷胱甘肽转硫酶活性部位催化残基的Tyr7 的密码子UAU突变为Sec 的密码子UGA,同时在其下游引入SECIS 元件,利用大肠杆菌直接表达。实验结果表明, GST-Sec 蛋白得到了成功表达。