Suppr超能文献

线粒体 Fe/S 簇合成复合物的结构与功能动态

Structure and functional dynamics of the mitochondrial Fe/S cluster synthesis complex.

机构信息

Department of Biochemistry, University of Saskatchewan, 107 Wiggins Road, Saskatoon, SK, Canada, S7N 5E5.

Institut für Zytobiologie und Zytopathologie, Philipps-Universität, Robert-Koch-Strasse 6, 35032, Marburg, Germany.

出版信息

Nat Commun. 2017 Nov 3;8(1):1287. doi: 10.1038/s41467-017-01497-1.

Abstract

Iron-sulfur (Fe/S) clusters are essential protein cofactors crucial for many cellular functions including DNA maintenance, protein translation, and energy conversion. De novo Fe/S cluster synthesis occurs on the mitochondrial scaffold protein ISCU and requires cysteine desulfurase NFS1, ferredoxin, frataxin, and the small factors ISD11 and ACP (acyl carrier protein). Both the mechanism of Fe/S cluster synthesis and function of ISD11-ACP are poorly understood. Here, we present crystal structures of three different NFS1-ISD11-ACP complexes with and without ISCU, and we use SAXS analyses to define the 3D architecture of the complete mitochondrial Fe/S cluster biosynthetic complex. Our structural and biochemical studies provide mechanistic insights into Fe/S cluster synthesis at the catalytic center defined by the active-site Cys of NFS1 and conserved Cys, Asp, and His residues of ISCU. We assign specific regulatory rather than catalytic roles to ISD11-ACP that link Fe/S cluster synthesis with mitochondrial lipid synthesis and cellular energy status.

摘要

铁硫(Fe/S)簇是蛋白质的必需辅因子,对于许多细胞功能至关重要,包括 DNA 维持、蛋白质翻译和能量转换。从头合成 Fe/S 簇发生在线粒体支架蛋白 ISCU 上,需要半胱氨酸脱硫酶 NFS1、铁氧还蛋白、 frataxin 和小分子因子 ISD11 和 ACP(酰基载体蛋白)。Fe/S 簇合成的机制和 ISD11-ACP 的功能都知之甚少。在这里,我们展示了三种不同的 NFS1-ISD11-ACP 复合物与和不与 ISCU 的晶体结构,并使用 SAXS 分析来定义完整的线粒体 Fe/S 簇生物合成复合物的 3D 结构。我们的结构和生化研究为 NFS1 的活性位点半胱氨酸和 ISCU 的保守半胱氨酸、天冬氨酸和组氨酸残基定义的催化中心的 Fe/S 簇合成提供了机制见解。我们将特定的调节作用而不是催化作用分配给 ISD11-ACP,将 Fe/S 簇合成与线粒体脂质合成和细胞能量状态联系起来。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b0c/5668364/46e2c94b8c4c/41467_2017_1497_Fig1_HTML.jpg

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