- Eisen-Schwefel-Protein
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Eisen-Schwefel-Cluster (Fe-S-Zentren) sind Mehrfachkomplexe aus Eisen, Nickel und Schwefel der Größe von Clustern, die als Kofaktoren an Enzymreaktionen beteiligt sind. Am häufigsten und stabilsten sind (4Fe-4S) und (2Fe-2S).
Diese Fe-S-Zentren wirken in Enzymen als Elektronentransferreaktanden, Lewis-Säuren und Radikal-Generatoren. So kann beispielsweise Stickstoff in Ammoniak, Wasserstoff in Protonen und Kohlenmonoxid in Kohlendioxid umgewandelt werden:
Die Eisenatome der Zentren werden durch anorganisches Sulfid und die Seitenketten von Aminosäuren koordiniert. Cysteine können beispielsweise über ihre Mercapto-Gruppe koordinieren (s. Abb.).
Inhaltsverzeichnis
Biosynthese
Bereits unter reduzierenden, wässrigen Bedingungen bilden sich spontan rhombische 2Fe-2S-Komplexe. Weitere Metallionen, z. B. Nickel oder Molybdän können in den Komplex in Folge aufgenommen werden. Dies geschieht im Organismus besonders effektiv unter Beteiligung eines Proteinkomplexes, der das Eisen-Schwefel-Cluster-Gerüstprotein (ISCU) enthält.
Dabei übernimmt ISCU die Rolle der Bindung der Eisenatome, die von ISCA herantransportiert werden, während das Enzym Cystein-Desulfurase unter Cysteinverbrauch Schwefelatome bereitstellt. Zunächst wird [2Fe-2S] zusammengestellt, das durch Dimerisierung schließlich [4Fe-4S] wird. Dieser Prozess kann sowohl in den Mitochondrien als auch im Zytosol stattfinden, wonach der fertige [4Fe-4S] ins Plasma transportiert oder gleich in bereitstehende Enzyme eingebaut wird.[1][2][3][4]
Vorkommen
Anaerob lebende Bakterien und Archaeen enthalten teilweise auch sauerstoffempfindliche Enzyme mit einem nickel-, eisen- und schwefelhaltigem Zentrum, das als Cluster C bezeichnet wird.
Das Enzym Nitrogenase enthält als Kofaktor einen Fe-Mo-S-Cluster.
Eisen-Schwefel-Cluster kommen in Mitochondrien, Mitosomen und Hydrogenosomen vor.
Liste der menschlichen Proteine mit [2Fe-2S]
- NADH-Dehydrogenase, Succinat-Dehydrogenase und Cytochrom-c-Reduktase (Komplex I, II und III der Atmungskette, Citratzyklus)
- Adrenodoxin (Synthese der Thyroidhormone)
- Xanthinoxidase (Nukleotidmetabolismus)
- Aldehydoxidase ((Biotransformation, Abbau von Nikotin)
- Ferrochelatase (Porphyrinmetabolismus)
- Frataxin (Eisenstoffwechsel)
- Miner1 und Miner2
Liste der menschlichen Proteine mit [4Fe-4S]
- NADH-Dehydrogenase und Succinat-Dehydrogenase (Komplex I und II der Atmungskette, Citratzyklus)
- Aconitase (Citratzyklus)
- Amidophosphoribosyltransferase (Purinstoffwechsel, IMP-de novo-Synthese)
- Dihydropyrimidin-Dehydrogenase (Aminosäure-Synthese, Synthese von β-Alanin)
- IREBP2 (Eisenstoffwechsel)
- Lipoylsynthase (Proteinmodifizierung)
- die Kernenzyme DNA-Primase und Endonuklease III-like
Einzelnachweise
- ↑ Beinert H: Iron-sulfur proteins: ancient structures, still full of surprises. In: J. Biol. Inorg. Chem.. 5, Nr. 1, February 2000, S. 2–15. PMID 10766431
- ↑ Rouault TA, Tong WH: Iron-sulfur cluster biogenesis and human disease. In: Trends Genet.. 24, Nr. 8, August 2008, S. 398–407. doi:10.1016/j.tig.2008.05.008. PMID 18606475
- ↑ Chandramouli K, Unciuleac MC, Naik S, Dean DR, Huynh BH, Johnson MK: Formation and properties of [4Fe-4S] clusters on the IscU scaffold protein. In: Biochemistry. 46, Nr. 23, June 2007, S. 6804–11. doi:10.1021/bi6026659. PMID 17506525
- ↑ Yang J, Bitoun JP, Ding H: Interplay of IscA and IscU in biogenesis of iron-sulfur clusters. In: J. Biol. Chem.. 281, Nr. 38, September 2006, S. 27956–63. doi:10.1074/jbc.M601356200. PMID 16877383
- H. Dobbek: Nachr. Chem. 2008, 56, 734–737.
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