Selenocystein je aminokyselina, která je přítomna v několika enzymech (například glutathiontperoxidázách, tetraiodothyronin 5′ deiodinázách, thioredoxin reduktázách, formatázových dehydrogenázách, glycin reduktázách a některých hydrogenázách).
Společný výbor pro nomenklaturu IUPAC/IUBMB oficiálně doporučil třípísmenný symbol Sec a jednopísmenný symbol U pro selenocystein.
Selenocystein má strukturu podobnou cysteinu, ale místo obvyklé síry zaujímá atom selenu. Proteiny, které obsahují jeden nebo více zbytků selenocysteinu, se nazývají selenoproteiny.
Na rozdíl od jiných aminokyselin přítomných v biologických proteinech však není kódován přímo v genetickém kódu. Selenocystein je kódován zvláštním způsobem kodonem UGA, který je normálně stop kodonem. UGA kodon je vytvořen pro kódování selenocysteinu přítomností prvku SECIS (SElenoCysteine Insertion Sequence) v mRNA. Prvek SECIS je definován charakteristickými nukleotidovými sekvencemi a vzory sekundární struktury párování bází. V eubakteriích je prvek SECIS umístěn bezprostředně po UGA kodonu v rámci čtecího rámce pro selenoprotein. V archeích a v eukaryotech je prvek SECIS v 3′ nepřeložené oblasti (3′ UTR) mRNA a může směrovat více UGA kodonů pro kódování zbytků selenocysteinu. Když jsou buňky pěstovány za nepřítomnosti selenu, translace selenoproteinů končí v UGA kodonu, což vede ke zkrácenému, nefunkčnímu enzymu.
Stejně jako ostatní aminokyseliny používané buňkami, má i selenocystein specializovanou tRNA. Primární a sekundární struktura selenocysteinové tRNA, tRNA(Sec), se od standardních tRNA liší v několika ohledech, především tím, že má 8-bazový (bakterie) nebo 9-bazový (eukaryoty) párový akceptorový kmen, dlouhé rameno proměnné oblasti a substituce na několika dobře zachovaných bazálních pozicích. Selenocysteinové tRNA jsou zpočátku nabity serinem seryl-tRNA ligázou, ale výsledná Ser-tRNA(Sec) se nepoužívá pro translaci, protože není rozpoznána normálním translačním faktorem (EF-Tu u bakterií, EF1-alpha u eukaryot). Spíše je sérylové reziduum vázané na tRNA konvertováno na selenocysteyl-reziduum pyridoxal fosfátem obsahujícím enzym selenocystein syntázu. A konečně výsledná Sec-tRNA(Sec) je specificky vázána na alternativní translační faktor prodloužení (SelB nebo mSelB), který ji cíleně dodává ribozomům translačujícím mRNA pro selenoproteiny. Specifičnost tohoto mechanismu dodávání je dána přítomností extra proteinové domény (u bakteriálního SelB) nebo extra podjednotky (SBP-2 pro eukaryotické mSelB), které se vážou na odpovídající sekundární struktury RNA tvořené prvky SecIS v selenoproteinových mRNA. Prvky SecIS bakteriálních selenoproteinů (pokud byly analyzovány) se nacházejí v kódovacích sekvencích bezprostředně následujících po kodonech UGA pro selenocystein, prvky Eukarya a Archaea se nacházejí ve 3′ UTR příslušných mRNA. Navíc byl popsán nejméně jeden případ archeálního selenoproteinového mRNA obsahujícího jeho SecIS v 5′ UTR.