铁硫簇（ISC）是通过高度保守的多蛋白机制在支架蛋白上生物合成的蛋白质辅基。铁硫簇在ISCU支架蛋白中的生物合成是通过亚铁插入启动的，随后获得硫，而获得硫的机制仍然未知。值得注意的是，铁的插入是通过N/O配体与ISCU富含半胱氨酸的组装位点还是与无半胱氨酸辅助位点结合，目前尚不清楚。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
有鉴于此，Université Paris-Saclay的Benoit D’Autréaux与其合作者对来自细菌E. coli、真菌Chaetomium thermophilum、哺乳动物Mus musculus和H. sapiens的ISCU蛋白的铁结合特性进行了检测。利用圆二色谱和Mössbauer光谱，发现不管是原核还是真核ISCU蛋白，铁只与其富含半胱氨酸的组装位点相结合。富含半胱氨酸的组装位点外的铁要么是游离的，要么是与聚集的ISCU结合，这就对ISCU中是否存在辅助位点提出了疑问。
随后对组装位点特性的分析表明，铁结合对pH值、缓冲液性质和蛋白质的低聚物状态敏感。铁通过一个或两个半胱氨酸（1-Cys和2-Cys形式）与ISCU蛋白质单体形式的组装位置结合。后者在pH值8.0时占主导地位，并与Fe-S簇组装活性相关，而前者在更酸性的pH值下与游离铁一起增加，表明它构成了铁插入过程的中间产物。未绑定到装配场地的铁没有绑定到聚合的ISCU，排除了ISCU中存在结构上定义的辅助场地。
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进一步研究发现，通过定点突变、圆二色谱、NMR、XAS、EPR光谱和Mössbauer光谱对2-Cys形式组装位点的结构进行表征，铁中心由四种严格保守的组装位点氨基酸Cys35、Asp37、Cys61和His103以四面体几何形状配位。与硫受体Cys104距离非常近，在His103缺失时与铁中心结合，这可能会导致铁依赖性硫的获取。
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总之，这些数据为阐明Fe-S簇的组装过程提供了结构基础，并确定通过在ISCU的组装位置插入亚铁来启动Fe-S簇生物合成是一种保守的机制。
参考文献：Iron Insertion at the Assembly Site of the ISCU Scaffold Protein Is a Conserved Process Initiating Fe−S Cluster Biosynthesis
J. Am. Chem. Soc.
https://doi.org/10.1021/jacs.2c06338
原文作者：Batoul Srour,∇ Sylvain Gervason,∇ Maren Hellen Hoock, Beata Monfort, Kristian Want, Djabir Larkem, Nadine Trabelsi, Gautier Landrot, Andrea Zitolo, Emiliano Fonda, Emilien Etienne, Guillaume Gerbaud, Christina Sophia Müller, Jonathan Oltmanns, Jesse B. Gordon, Vishal Yadav, Malgorzata Kleczewska, Marcin Jelen, Michel B. Toledano, Rafal Dutkiewicz, David P. Goldberg, Volker Schünemann, Bruno Guigliarelli, Bénédicte Burlat, Christina Sizun, and Benoit D’Autréaux*
