Selenium is an essential trace element whose compounds are widely metabolized by organisms from all three domains of life. Moreover, phylogenetic evidence indicates that selenium species, along with iron, molybdenum, tungsten, and nickel, were metabolized by the last universal common ancestor of all cellular lineages, primarily for the synthesis of the 21st amino acid selenocysteine. Thus, selenium metabolism is both environmentally ubiquitous and a physiological adaptation of primordial life. Selenium metabolic reactions comprise reductive transformations both for assimilation into macromolecules and dissimilatory reduction of selenium oxyanions and elemental selenium during anaerobic respiration. This review offers a comprehensive overview of the physiology and evolution of both assimilatory and dissimilatory selenium metabolism in bacteria and archaea, highlighting mechanisms of selenium respiration. This includes a thorough discussion of our current knowledge of the physiology of selenocysteine synthesis and incorporation into proteins in bacteria obtained from structural biology. Additionally, this is the first comprehensive discussion in a review of the incorporation of selenium into the tRNA nucleoside 5-methylaminomethyl-2-selenouridine and as an inorganic cofactor in certain molybdenum hydroxylase enzymes. Throughout, conserved mechanisms and derived features of selenium metabolism in both domains are emphasized and discussed within the context of the global selenium biogeochemical cycle.

中文翻译：

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微生物硒代谢的生理学和进化。

硒是一种必需的微量元素，其化合物可被来自所有三个生命领域的生物体广泛代谢。此外，系统发育证据表明，硒与铁、钼、钨和镍一起被所有细胞谱系的最后一个共同祖先代谢，主要用于合成第 21 个氨基酸硒代半胱氨酸。因此，硒代谢在环境中无处不在，也是原始生命的生理适应。硒代谢反应包括在厌氧呼吸过程中同化成大分子和异化还原硒氧阴离子和元素硒的还原转化。这篇综述全面概述了细菌和古细菌中同化和异化硒代谢的生理学和进化，重点介绍了硒呼吸的机制。这包括对我们目前对硒代半胱氨酸合成的生理学知识的深入讨论，以及从结构生物学获得的细菌中蛋白质的结合。此外，这是关于将硒掺入 tRNA 核苷 5-甲基氨基甲基-2-硒尿苷和作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的第一次全面讨论。自始至终，在全球硒生物地球化学循环的背景下，都强调和讨论了两个域中硒代谢的保守机制和衍生特征。突出硒呼吸的机制。这包括对我们目前对硒代半胱氨酸合成的生理学知识的深入讨论，以及从结构生物学获得的细菌中蛋白质的结合。此外，这是关于将硒掺入 tRNA 核苷 5-甲基氨基甲基-2-硒尿苷和作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的第一次全面讨论。自始至终，在全球硒生物地球化学循环的背景下，都强调和讨论了两个域中硒代谢的保守机制和衍生特征。突出硒呼吸的机制。这包括对我们目前对硒代半胱氨酸合成的生理学知识的深入讨论，以及从结构生物学获得的细菌中蛋白质的结合。此外，这是关于将硒掺入 tRNA 核苷 5-甲基氨基甲基-2-硒尿苷和作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的第一次全面讨论。自始至终，在全球硒生物地球化学循环的背景下，都强调和讨论了两个域中硒代谢的保守机制和衍生特征。此外，这是关于将硒掺入 tRNA 核苷 5-甲基氨基甲基-2-硒尿苷和作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的第一次全面讨论。自始至终，在全球硒生物地球化学循环的背景下，都强调和讨论了两个域中硒代谢的保守机制和衍生特征。此外，这是关于将硒掺入 tRNA 核苷 5-甲基氨基甲基-2-硒尿苷和作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的第一次全面讨论。自始至终，在全球硒生物地球化学循环的背景下，都强调和讨论了两个域中硒代谢的保守机制和衍生特征。