使用者:ICalculate/鐵鉬輔因子

FeMo輔因子的結構，並標註了其與固氮酶結合的位點(Cys:半胱氨酸，His:組氨酸)。

FeMo輔因子（FeMoco）是固氮酶中核心的[ 輔因子]。 固氮酶是通過固氮過程催化將大氣氮氣轉化為氨(NH3)的酶。 其中含有金屬的輔因子及所謂的鐵幕輔因子。 它的化學式為Fe₇MoS₉C。

結構

鐵鉬輔因子是化學分子式為Fe7MoS9C的分子團。這個較大的分子團簇可以看成兩部分的組合：一部分Fe4S3團簇和另一部分MoFe3S3團簇。兩個子團簇由三個硫配體相連。 其中Fe通過半胱氨酸（Cys）連接到固氮酶上，同時它也和其餘三個硫相互鍵合從而形成四面體的局部分子結構。 其餘的六個Fe在分子團簇中和都分別和三個硫相連。這六個Fe構成了三稜柱型的空間，其中裹覆著一個碳原子。Mo原子連接著三個硫原子並通過一個組氨酸（His）固定到固氮酶上。和Mo同時相連的還有一個雙配齒的高檸檬酸從而在Mo附近形成了一個八面體配位場。延伸X射線吸收精細結構（EXAFS）光譜學分析最早的證實了鐵鉬輔因子的幾何構型。其中Fe-S, Fe-Fe和Fe-Mo鍵長分別為2.32, 2.64和2.73 Å。

鐵鉬輔因子電子性能

從電子順磁共振結果可以發現鐵鉬輔因子的靜態有著s=3/2的自旋態。 通過單電子還原鐵鉬輔因子顯示出電子順磁共振沉默。深入挖掘電子在蛋白質中的轉移過程、可以得到一個更精確的飛秒級輔因子的動力學模型。DFT計算結果顯示了其氧化態為Mo^IV-2Fe^II-5Fe^III-C⁴⁻-H⁺, 但到目前為止還沒有實驗性的數據可以證實其確切的氧化態.

生化合成

FeMoco的生物合成是一個複雜的過程，需要幾個Nif基因產物，特別是nifS、nifQ、nifB、nifE、nifN、nifV、nifH、nifD和nifK(表達為nifS、NifU等蛋白)。建議由NifS和NifU啟動FeMoco組裝，將Fe和硫化物聚合成小的Fe- s碎片。這些片段被轉移到NifB支架上，在轉移到NifEN蛋白(由nifE和nifN編碼)之前被排列成Fe7MoS9C簇，並在交付給MoFe蛋白之前被重新排列。其他幾個因素也參與了生物合成。例如，NifV是向FeMoco提供同檸檬酸的同檸檬酸合成酶。NifV是一種蛋白因子，被認為參與了Mo的存儲和/或動員。Fe蛋白是MoFe蛋白6的電子供體。這些生物合成因子經生化、光譜和結構分析證實具有確切的功能和序列。

分離提純

通過將硝基酶離心沉澱到MoFe蛋白和Fe蛋白中，分離出afo輔因子。用酸處理MoFe蛋白，提取出FeMo輔助因子。第一次萃取是用N,N-二甲基甲醯胺，第二次是用N-甲基甲醯胺和Na2HPO4的混合物，最後通過離心沉澱。

鑑定輔因子中心原子

在M-cluster合成中起直接作用的三種蛋白質是NifH、NifEN和NifB。NifB蛋白負責輔助因子的Fe-S核心的組裝;將兩個[4Fe-4S]簇縫合在一起的過程。NifB屬於SAM (s -adenosyl- l-蛋氨酸)酶超家族。在FeMo輔助因子的生物合成過程中，NifB及其SAM輔助因子直接參與了Fe-S絡合物中心碳原子的插入。相當於SAM捐贈了一個甲基，甲基變成了m簇的間隙碳化物。SAM的甲基是通過5 -脫氧腺苷自由基(5 -dA·)清除H來動員的。推測的是，一個瞬態的CH2·自由基被形成，隨後被合併到形成fe6 -碳化物的金屬簇中。插入氮化酶後，間質碳仍與FeMo輔助因子相關，中心碳原子通過13C標記和脈衝EPR光譜檢測得到確認。除了EPR光譜外，x射線衍射法證實了在FeMo輔助因子中間有一個中心原子，x射線發射光譜研究表明中心原子是碳，這是由於2p 1s碳-鐵的躍遷。x射線結晶學的使用表明，雖然FeMo輔助因子不是以催化形式存在，但碳保持了結構的剛性，這有助於描述氮化酶的反應性。

吸附態

底物附著在輔因子上的吸附位點尚未闡明。認為離間隙碳最近的Fe原子參與底物活化，而末端鉬也可作為固氮的潛在位點。

References

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