推荐一篇发表在Nat. Chem. Biol.上的文章，The ISC machinery assembles [2Fe–2S] clusters by formation and fusion of [1Fe–1S] precursors。本文的通讯作者是来自巴黎萨克雷大学的Benoit D’Autréaux 教授。
细菌 ISC合成机器由 IscU、IscS、Fdx和FdxR组成，与真核生物的 ISCU2、NFS1、FDX2 和FDXR同源。真核生物中铁硫簇组装的机制较为清晰，然而尚不清楚该机制能否应用到细菌当中。本文作者体外构建了大肠杆菌的铁硫簇组装机器，逐步实现了[2Fe-2S]的组装。
首先，作者分别从组装机器中去除了4个蛋白质，并用紫外-可见分光亮度法检测铁硫簇的特征吸收峰。去除IscU或IscS后没有铁硫簇产生，这与IscU作为支架蛋白和IscS作为含硫蛋白功能相符。
作者通过圆二色光谱法证明合成初始IscU与单个二价铁结合。接着，烷基化-还原带移的实验证明了在添加半胱氨酸后，IscS生成了过硫化物，而过硫化物转移到IscU的过程依赖铁，IscU自己不能产生过硫化物。添加过量的铁离子和半胱氨酸也只有一个过硫化物转移给IscU，推测IscU只能接收一个。
关键的一步，作者通过电子顺磁共振（EPR）证实了Fe²⁺和硫化物在IscU上的近距离存在，并通过紫外-可见光谱（UV-Vis）将其鉴定为[1Fe–1S]簇。核磁共振（NMR）光谱进一步揭示了，即使在过硫化物转移和随后的Fdx还原硫之后，(IscS)₂–(IscU)₂ 复合物仍然保持稳定。携带 [1Fe–1S] 前体的IscU只有在与新负载铁的IscU交换后才会从 (IscS)₂–(IscU)₂ 复合物中释放出来。随后，两个携带[1Fe–1S]的IscU发生二聚化，非变性质谱（nMS）证实了在二聚化的IscU上形成了[2Fe–2S]簇，然后分离为一个携带[2Fe–2S]的IscU和一个apo-IscU。这一发现与之前关于人源ISCU2的研究结果一致，其中报道了一个高度保守的酪氨酸残基对其二聚化至关重要。然而，作者发现，E. coli中相应的残基Tyr3并不影响IscU的二聚化，而是对IscS–IscU相互作用和高效的过硫化物转移至关重要。
综上，作者采用了生化和光谱学的多种实验手段揭示了以下过程：首先在IscU上形成[1Fe–1S]中间体，随后IscU二聚化促进[2Fe–2S]簇的形成，并通过电子转移至Fdx使其同时氧化为[2Fe–2S]²⁺。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-024-01818-8#Sec25
文章引用：https://doi.org/10.1038/s41589-024-01818-8
