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硒作为人体必需微量元素，对人体多种生理功能起着重要的作用，与免疫、发育和男性生殖有密切联系，是减缓衰老的重要因素。含硒药物对包括癌症，神经退行性疾病在内的多种病症有预防作用。硒在人体中主要通过硒蛋白的形式来实现其功能。研究发现硒蛋白含有被称为第21种氨基酸的硒代半胱氨酸(Selenocysteine，Sec)，该特殊氨基酸由通常情况下作为终止密码子的UGA编码。造成硒蛋白的表达十分困难，使硒蛋白的结构和生物功能的研究难以开展。哺乳动物中存在25种硒蛋白，然而至今仅有少数硒蛋白的功能得以确定。硒蛋白M(SelM)因其在脑中的大量表达及其在维持氧化还原水平、神经保护和调节钙稳态方面的重要作用近年受到人们的关注。
本文主要围绕SelM的表达、表征及其在阿尔茨海默症（AD）中的作用展开研究。
首先通过对所克隆的硒蛋白M基因编码区中的TGA进行定点突变，使其编码半胱氨酸，利用半胱氨酸营养缺陷型大肠杆菌系统成功表达了SelM及其突变体。采用亲和层析及分子筛对表达产物进行纯化，应用蛋白免疫印迹、中子活化、质谱等方法对所得蛋白进行鉴定，并运用圆二色谱对其二级结构进行分析，分析了重组蛋白的活性，除此之外还在大肠杆菌体系中共转Sec变为Cys的突变体的CKS融合基因(CKS-SelM＇)与Aβ42的GFP融合基因，通过其绿色荧光的改变就其在Aβ42聚集过程中的作用进行了初步研究。成功地进行了SelM的大量表达，获得了具有谷胱甘肽过氧化物酶活性、可用于后续实验的大量SelM及其突变体(SelM)蛋白，中子活化和质谱技术证明了营养缺陷型大肠杆菌系统所表达蛋白中存在的硒和硒多肽，圆二色谱分析表明硒蛋白及其突变体具有相似的蛋白二级结构。初步研究表明CKS-SelM＇可以抑制Aβ42的聚集。
为深入研究SelM的功能，接下来以特殊的硒蛋白表达载体pSeleExpress1为基础，根据绿色荧光蛋白(GFP)及人SelM基因序列信息设计引物，分别构建了融合蛋白GFP-SelM、GFP-SelM＇和GFP-TAA-SelM表达质粒，转入人胚肾细胞HEK293T，应用荧光显微镜观察、蛋白免疫印记鉴定目的蛋白表达情况，利用流式细胞技术研究不同形式的SelM的抗氧化功能。发现适量Na2SeO3可提高SelM基因中TGA解码为Sec的效率，从而不仅增加SelM全长的表达，还刺激其他氧化调节相关蛋白(SESN3、SOD1)的表达，进而抑制胞内ROS的增加，而在不存在的条件下，SelM主要以截短体的形式存在，其他氧化调节相关蛋白的表达下降，胞内ROS增加。
最后本论文针对SelM作用AD的机理进行了初步研究，首先应用荧光共振能量转移(FRET)、免疫共沉淀(Co-IP)技术探讨SelM、Aβ42与凝集素蛋白(Clu)之间的相互作用与否，接下来运用激光共聚焦观察不同形式的SelM在Aβ42聚集过程中的作用，最后在稳转APP695sw的HEK293T细胞中过表达SelM检测细胞中BACE1的表达水平及β-分泌酶的活性，结果发现:(1)通过FRET及Co-IP实验发现SelM与AD相关蛋白Clu以及Clu与Aβ42之间存在相互作用;(2)全长SelM及其突变体可以抑制Aβ42的聚集，而其截短体对Aβ42的聚集却略有促进，并且在抑制Aβ42的聚集的过程中伴随着线粒体形态和定位的改变;(3)大量表达SelM可以下调BACE1的表达、降低β-分泌酶的活性。
由上可知我们应用大肠杆菌营养缺陷型表达系统及哺乳动物细胞表达系统成功表达了SelM，并对其进行了表征和功能研究。SelM的表达方法为其它类型硒蛋白提供了值得借鉴的手段，为其结构与功能的深入研究提供了基础。所得结论还提示我们SelM可能通过以下三个方面参与AD中Aβ的形成或防止Aβ的聚集，一:SelM可能通过改善氧化应激来参与Aβ的形成与聚集过程;二:SelM通过与Clu的相互作用调控Clu的表达，使得Clu与Aβ的表达量处于适当比例，从而防止Aβ聚集;三:SelM可能通过降低β-分泌酶活性来干预APP的蛋白水解途径从而阻止Aβ的产生。