“小陈，我要做的这个基因，NCBI上序列错啦，怎么在编码区还有终止密码子呢？”，前几天，一位老师这样问我。
学生物的都知道，细胞通过A、T、C、G（T=U）形成64种三联密码子，共计编码二十种氨基酸及三种终止密码子TAA、TGA、TAG。终止密码子都只会位于编码区最末端，而下述蛋白为何编码区中间会出现终止密码子呢，是数据库错误吗？
前几年，无论是电视上还是很多保健品商店，市场都在疯狂“硒”产品概念，什么含硒大米、硒口服液，还出现了世界硒都-恩施，并有硒产品博览会。硒是人体的微量元素，可防止因氧化而引起的衰老、减慢其变化的速度，并且它还具有活化免疫系统，预防癌症的功效，还有……
“等等，你跑题啦，我跟你谈基因，你跟我安利硒干嘛，你们公司转型卖保健品了吗？!”老师显然对我的滔滔不绝不耐烦了。
老师，您别着急，我们步入正题。NCBI数据库没有错，基因对应位置在细胞内实际就是TGA，但这个TGA不是终止密码子，而是第二十一种氨基酸：硒半胱氨酸（Sec），存在于少数一些酶中，如谷胱甘肽过氧化酶、甲状腺素5'-脱碘酶、硫氧还蛋白还原酶、甲酸脱氢酶、甘氨酸还原酶和一些氢化酶等。硒半胱氨酸的结构和半胱氨酸类似，只是其中的硫原子被硒取代。包含硒半胱氨酸残基的蛋白都称为硒蛋白，其密码子就是TGA，氨基酸简写是U：
既然TGA既是终止密码子，也是Sec的密码子，细胞如何判断TGA编码何种情况呢？实际上，所有的硒蛋白都需要一个特殊的序列--硒半胱氨酸插入序列SECIS（SElenoCysteine Insertion Sequence）辅助TGA表达为Sec，SECIS是一段含有颈环结构的序列，在细菌中直接存在于TGA密码子下游，即SECIS是一段编码序列，但其RNA含有二级结构；在古细菌以及真核生物中，SECIS位于非翻译区的3UTR。
人体共表达25二十五种硒蛋白，几乎都属于酶类蛋白，其活性催化部位含有一个硒代半胱氨酸(Sec)残基，比如GPx酶系核心生理功能是作为生物酶催化谷胱甘肽(GSH)清除人体细胞胞质、胞膜和胞外的过氧化氢、脂质过氧化物和有机过氧化物等有害代谢产物，实现微量元素硒的抗氧化能力。
人类的25种硒蛋白
由于人体无法自行合成硒，因此要额外补充。补充硒实际就是为硒蛋白的合成提供原料，实现硒蛋白功能。而硒蛋白主要通过酶促作用实现抗氧化和代谢调节等生理功能，这刚好符合人们对于美容、健康的追求，因此成为商家的一个炒作热点。
“小陈啊，我懂了，那我要在细胞过表达硒蛋白基因，有什么注意事项吗？”这位老师接着问。
有，两个注意点！
硒蛋白表达的注意事项
#1 带SECIS构建
如果是细菌的基因，比如fdhF，由于SECIS就是位于编码区，所以依然只是构建编码区即可；而对于真核基因，硒蛋白的构建一定得带上3UTR，主要是用到其中的SECIS辅助Sec的翻译。数据库收录了很多SECIS元件的序列，NCBI都可以查阅到：
#2 确认培养液是否含有硒元素
无论是体外还是体内、真核还是原核表达，若不含有硒元素，即便在SECIS的加持下，由于不含有原料供应，TGA只会翻译出终止密码子，最终会导致硒蛋白无法翻译出完整的蛋白而丧失功能。当前，原核表达一定得额外添加甲硫氨酸，细胞及动物实验可适当添加亚硒酸钠(Na2SeO3)(也有文献没写额外添加，猜测血清中含有微量的硒元素)。
本文已经列举了人源的硒蛋白，若要知悉其他物种的以及SECIS位置，看查阅数据库selenodb，其中收录了大部分物种已知的硒代蛋白。
正如人类的性别不只“男”“女”两种，密码子的世界复杂度也远超你的想象，在早期定义了二十种氨基酸之后，又发现了本文所讲的硒代半胱氨酸，之后又发现了吡咯赖氨酸(Pyrrolysine)，其密码子也是TGA。只是后者目前只在产甲烷菌中出现，所以我们不做讨论。我们常规细胞的线粒体、植物的叶绿体，其密码子都常染色体都有较大差异。抛开这些不谈，人的原癌基因MYC，其起始密码子不是常规的ATG，而是CTG，但此处的CTG竟然编码ATG的甲硫氨酸，而不是CTG的亮氨酸，你说神奇不！
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