鐵硫蛋白
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鐵硫蛋白(英語:Iron-sulfur protein,或稱為鐵硫蛋白質)是一類蛋白質,其特徵是其中存在著鐵-硫簇,鐵-硫簇中含有與硫連接著的二、三或四個鐵中心,並可處於各種變化的氧化態上。鐵-硫簇存在於多種金屬蛋白之中,例如鐵氧還蛋白、氫化酶、輔酶Q-細胞色素c氧化酶、琥珀酸脫氫酶,和固氮酶等[1]。鐵硫蛋白是粒線體中執行氧化磷酸化過程的重要成員,像電子傳遞鏈中的第一蛋白複合體(Complex I)及第二蛋白複合體(Complex II)都含有鐵硫簇。此外,像是順烏頭酸酶和SAM依賴蛋白中也有鐵硫簇,另外硫辛酸及生物素的合成也牽涉到鐵硫簇。可見鐵硫簇的作用範圍包括呼吸作用、光合作用、羥化作用以及細菌的氫和氮的固定。
鐵硫蛋白可用基因表現來調控,且容易被一氧化氮破壞。
由於這些蛋白質在大多數生物體的代謝途徑上的普遍性,導致一些科學家理論化鐵-硫化合物在鐵-硫世界理論中的生命起源的探討中扮演重要角色。
結構模體
[編輯]在幾乎所有的鐵硫蛋白中,Fe中心都是四面體,末端配體是半胱氨酸殘基的硫醇基硫中心。 硫化物基團是兩個或三個配位的。 具有這些特徵的三種不同類型的Fe–S簇最為常見。
2Fe–2S簇
[編輯]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/2Fe2S.png/220px-2Fe2S.png)
最簡單的多金屬系統[Fe2S2]簇由兩個鐵離子組成,兩個鐵離子橋接兩個硫離子,並由四個半胱氨酸配體(在Fe2S2鐵氧還蛋白中)或兩個半胱氨酸和兩個組氨酸(在里斯克蛋白質中)配位。 被氧化的蛋白質包含兩個Fe3+離子,而被還原的蛋白質包含一個Fe3+和一個Fe2+離子。 這些物質以兩種氧化態(FeIII)2和FeIIIFeII存在。 CDGSH鐵硫結構域也與2Fe-2S簇相關。
4Fe–4S簇
[編輯]一個常見的模體具有四個鐵離子和四個硫化物離子,它們位於立方體式簇的各個頂點上。 Fe中心通常由半胱氨醯基配體進一步配位。 [Fe4S4]電子轉移蛋白([Fe4S4]鐵氧還蛋白)可以進一步細分為低電位(細菌型)和高電位(HiPIP)鐵氧還蛋白。低電位和高電位鐵氧還蛋白與以下氧化還原方案相關:
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6b/FdRedox.png/500px-FdRedox.png)
3Fe–4S簇
[編輯]還已知蛋白質包含[Fe3S4]中心,其特徵是比更常見的[Fe4S4]核心少一個鐵。 三個硫化物離子分別橋接兩個鐵離子,而第四個硫化物橋接三個鐵離子。
其他的Fe–S簇
[編輯]更複雜的多金屬系統是常見的。 例子包括固氮酶中的8Fe和7Fe簇。 一氧化碳脫氫酶和[FeFe]-氫化酶還具有不尋常的Fe–S簇。 在耐氧膜結合的[NiFe]氫化酶中發現了一個特殊的6個半胱氨酸配位的[Fe4S3]簇[2][3]。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9a/FeMoco_Structure.jpg)
生物合成
[編輯]Fe-S簇的生物合成已經被很好的研究[4][5][6]。鐵硫簇的生物發生已在大腸桿菌,葡萄麴黴和釀酒酵母這三種細菌中得到了最廣泛的研究。 迄今為止,至少鑑定了三種不同的生物合成系統,即nif,suf和isc系統,它們首先在細菌中鑑定出來。 nif系統負責硝化酶中的簇。 suf和isc系統更為通用。
參閱
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ S. J. Lippard, J. M. Berg 「Principles of Bioinorganic Chemistry」 University Science Books: Mill Valley, CA; 1994. ISBN 0-935702-73-3.
- ^ Fritsch, J; Scheerer, P; Frielingsdorf, S; Kroschinsky, S; Friedrich, B; Lenz, O; Spahn, CMT. The crystal structure of an oxygen-tolerant hydrogenase uncovers a novel iron-sulphur centre. Nature. 2011-10-16, 479 (7372): 249–252. PMID 22002606. doi:10.1038/nature10505.
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深入閱讀
[編輯]- H. Beinert. Iron-sulfur proteins: ancient structures, still full of surprises. Journal of biological inorganic chemistry: JBIC: a publication of the Society of Biological Inorganic Chemistry. 2000-02, 5 (1): 2–15 [2019-02-12]. ISSN 0949-8257. PMID 10766431. (原始內容存檔於2016-03-06).
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- M. K. Johnson. Iron-sulfur proteins: new roles for old clusters. Current Opinion in Chemical Biology. 1998-04, 2 (2): 173–181 [2019-02-13]. ISSN 1367-5931. PMID 9667933. (原始內容存檔於2016-03-04).
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- Louis Noodleman, Timothy Lovell, Tiqing Liu, Fahmi Himo, Rhonda A. Torres. Insights into properties and energetics of iron-sulfur proteins from simple clusters to nitrogenase. Current Opinion in Chemical Biology. 2002-04, 6 (2): 259–273 [2019-02-13]. ISSN 1367-5931. PMID 12039013. (原始內容存檔於2009-02-16).
- Spiro, T.G., Ed. Iron-sulfur proteins. New York: Wiley. 1982. ISBN 0-471-07738-0.
外部連結
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