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铁硫蛋白

十二月 03, 2023

铁硫蛋白（英語：Iron-sulfur protein，或称为铁硫蛋白质）是一类蛋白质，其特征是其中存在着铁-硫簇，铁-硫簇中含有与硫连接着的二、三或四个铁中心，并可处于各种变化的氧化态上。铁-硫簇存在于多种金属蛋白之中，例如铁氧还蛋白、氢化酶、辅酶Q-细胞色素c氧化酶、琥珀酸脱氢酶，和固氮酶等[1]。铁硫蛋白是粒線體中执行氧化磷酸化過程的重要成员，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、羟化作用以及细菌的氢和氮的固定。

鐵硫蛋白可用基因表現來調控，且容易被一氧化氮破壞。

更多信息：鐵硫世界學說

由于这些蛋白质在大多数生物体的代谢途径上的普遍性，导致一些科学家理论化铁-硫化合物在铁-硫世界理论中的生命起源的探讨中扮演重要角色。

结构模体 编辑

在几乎所有的铁硫蛋白中，Fe中心都是四面体，末端配体是半胱氨酸残基的硫醇基硫中心。 硫化物基团是两个或三个配位的。 具有这些特征的三种不同类型的Fe–S簇最为常见。

2Fe–2S簇 编辑

 
2Fe–2S簇

最简单的多金属系统[Fe2S2]簇由两个铁离子组成，两个铁离子桥接两个硫离子，并由四个半胱氨酸配体（在Fe2S2铁氧还蛋白中）或两个半胱氨酸和两个组氨酸（在里斯克蛋白质（英语：Rieske protein）中）配位。 被氧化的蛋白质包含两个Fe3+离子，而被还原的蛋白质包含一个Fe3+和一个Fe2+离子。 这些物质以两种氧化态(FeIII)2和FeIIIFeII存在。 CDGSH铁硫结构域（英语：CDGSH iron sulfur domain）也与2Fe-2S簇相关。

4Fe–4S簇 编辑

一个常见的模体具有四个铁离子和四个硫化物离子，它们位于立方体式簇（英语：Cubane-type cluster）的各个顶点上。 Fe中心通常由半胱氨酰基配体进一步配位。 [Fe4S4]电子转移蛋白（[Fe4S4]铁氧还蛋白）可以进一步细分为低电位（细菌型）和高电位（HiPIP）铁氧还蛋白（英语：High potential iron–sulfur protein）。低电位和高电位铁氧还蛋白与以下氧化还原方案相关：

 
4Fe-4S簇充当蛋白质中的电子中继。

3Fe–4S簇 编辑

还已知蛋白质包含[Fe3S4]中心，其特征是比更常见的[Fe4S4]核心少一个铁。 三个硫化物离子分别桥接两个铁离子，而第四个硫化物桥接三个铁离子。

其他的Fe–S簇 编辑

更复杂的多金属系统是常见的。 例子包括固氮酶中的8Fe和7Fe簇。 一氧化碳脱氢酶和[FeFe]-氢化酶还具有不寻常的Fe–S簇。 在耐氧膜结合的[NiFe]氢化酶中发现了一个特殊的6个半胱氨酸配位的[Fe4S3]簇[2][3]。

 
固氮酶中FeMoco簇的结构。 该簇通过半胱氨酸和组氨酸的氨基酸残基与蛋白质连接。

生物合成 编辑

Fe-S簇的生物合成已经被很好的研究[4][5][6]。铁硫簇的生物发生已在大肠杆菌，葡萄曲霉（英语：Azotobacter vinelandii）和酿酒酵母这三种细菌中得到了最广泛的研究。 迄今为止，至少鉴定了三种不同的生物合成系统，即nif，suf和isc系统，它们首先在细菌中鉴定出来。 nif系统负责硝化酶中的簇。 suf和isc系统更为通用。

参阅 编辑

参考文献 编辑

  1. ^ S. J. Lippard, J. M. Berg “Principles of Bioinorganic Chemistry” University Science Books: Mill Valley, CA; 1994. ISBN 0-935702-73-3.
  2. ^ 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. 
  3. ^ Shomura, Y; Yoon, KS; Nishihara, H; Higuchi, Y. Structural basis for a [4Fe-3S] cluster in the oxygen-tolerant membrane-bound [NiFe]-hydrogenase. Nature. 2011-10-16, 479 (7372): 253–256. PMID 22002607. doi:10.1038/nature10504. 
  4. ^ Johnson D, Dean DR, Smith AD, Johnson MK. Structure, function and formation of biological iron–sulfur clusters. Annual Review of Biochemistry. 2005, 74 (1): 247–281. PMID 15952888. doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133518. 
  5. ^ Johnson, M.K. and Smith, A.D. (2005) Iron–sulfur proteins in: Encyclopedia of Inorganic Chemistry (King, R.B., Ed.), 2nd edn, John Wiley & Sons, Chichester.
  6. ^ Lill R, Mühlenhoff U. Iron–sulfur-protein biogenesis in eukaryotes. Trends in Biochemical Sciences. 2005, 30 (3): 133–141. PMID 15752985. doi:10.1016/j.tibs.2005.01.006  . 

深入阅读 编辑

  • 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. （原始内容于2016-03-06）. 
  • H. Beinert, P. J. Kiley. Fe-S proteins in sensing and regulatory functions. Current Opinion in Chemical Biology. 1999-04, 3 (2): 152–157 [2019-02-12]. ISSN 1367-5931. PMID 10226040. doi:10.1016/S1367-5931(99)80027-1. （原始内容于2016-03-05）. 
  • 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. （原始内容于2016-03-04）. 
  • Bettina Böttcher, Sigrid Unseld, Hugo Ceulemans, Robert B. Russell, Holger Jeske. Geminate Structures of African Cassava Mosaic Virus. Journal of Virology. 2004-07, 78 (13): 6758–6765 [2019-02-13]. ISSN 0022-538X. PMC 421685  . PMID 15194750. doi:10.1128/JVI.78.13.6758-6765.2004. （原始内容于2019-07-01）. 
  • 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. （原始内容于2009-02-16）. 
  • Spiro, T.G., Ed. Iron-sulfur proteins. New York: Wiley. 1982. ISBN 0-471-07738-0. 

外部链接 编辑

十二月 03, 2023
铁硫蛋白, 此條目需要擴充, 2011年9月15日, 请協助改善这篇條目, 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到, 请在擴充條目後將此模板移除, 英語, iron, sulfur, protein, 或称为质, 是一类蛋白质, 其特征是其中存在着铁, 硫簇, 硫簇中含有与硫连接着的二, 三或四个铁中心, 并可处于各种变化的氧化态上, 硫簇存在于多种金属蛋白之中, 例如铁氧还蛋白, 氢化酶, 辅酶q, 细胞色素c氧化酶, 琥珀酸脱氢酶, 和固氮酶等, 是粒線體中执行氧化磷酸化過程的重要成员, 像電子傳遞鏈中的. 此條目需要擴充 2011年9月15日 请協助改善这篇條目 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到 请在擴充條目後將此模板移除 铁硫蛋白 英語 Iron sulfur protein 或称为铁硫蛋白质 是一类蛋白质 其特征是其中存在着铁 硫簇 铁 硫簇中含有与硫连接着的二 三或四个铁中心 并可处于各种变化的氧化态上 铁 硫簇存在于多种金属蛋白之中 例如铁氧还蛋白 氢化酶 辅酶Q 细胞色素c氧化酶 琥珀酸脱氢酶 和固氮酶等 1 铁硫蛋白是粒線體中执行氧化磷酸化過程的重要成员 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 羟化作用以及细菌的氢和氮的固定 鐵硫蛋白可用基因表現來調控 且容易被一氧化氮破壞 更多信息 鐵硫世界學說 由于这些蛋白质在大多数生物体的代谢途径上的普遍性 导致一些科学家理论化铁 硫化合物在铁 硫世界理论中的生命起源的探讨中扮演重要角色 目录 1 结构模体 1 1 2Fe 2S簇 1 2 4Fe 4S簇 1 3 3Fe 4S簇 1 4 其他的Fe S簇 2 生物合成 3 参阅 4 参考文献 5 深入阅读 6 外部链接结构模体 编辑在几乎所有的铁硫蛋白中 Fe中心都是四面体 末端配体是半胱氨酸残基的硫醇基硫中心 硫化物基团是两个或三个配位的 具有这些特征的三种不同类型的Fe S簇最为常见 2Fe 2S簇 编辑 nbsp 2Fe 2S簇最简单的多金属系统 Fe2S2 簇由两个铁离子组成 两个铁离子桥接两个硫离子 并由四个半胱氨酸配体 在Fe2S2铁氧还蛋白中 或两个半胱氨酸和两个组氨酸 在里斯克蛋白质 英语 Rieske protein 中 配位 被氧化的蛋白质包含两个Fe3 离子 而被还原的蛋白质包含一个Fe3 和一个Fe2 离子 这些物质以两种氧化态 FeIII 2和FeIIIFeII存在 CDGSH铁硫结构域 英语 CDGSH iron sulfur domain 也与2Fe 2S簇相关 4Fe 4S簇 编辑 一个常见的模体具有四个铁离子和四个硫化物离子 它们位于立方体式簇 英语 Cubane type cluster 的各个顶点上 Fe中心通常由半胱氨酰基配体进一步配位 Fe4S4 电子转移蛋白 Fe4S4 铁氧还蛋白 可以进一步细分为低电位 细菌型 和高电位 HiPIP 铁氧还蛋白 英语 High potential iron sulfur protein 低电位和高电位铁氧还蛋白与以下氧化还原方案相关 nbsp 4Fe 4S簇充当蛋白质中的电子中继 3Fe 4S簇 编辑 还已知蛋白质包含 Fe3S4 中心 其特征是比更常见的 Fe4S4 核心少一个铁 三个硫化物离子分别桥接两个铁离子 而第四个硫化物桥接三个铁离子 其他的Fe S簇 编辑 更复杂的多金属系统是常见的 例子包括固氮酶中的8Fe和7Fe簇 一氧化碳脱氢酶和 FeFe 氢化酶还具有不寻常的Fe S簇 在耐氧膜结合的 NiFe 氢化酶中发现了一个特殊的6个半胱氨酸配位的 Fe4S3 簇 2 3 nbsp 固氮酶中FeMoco簇的结构 该簇通过半胱氨酸和组氨酸的氨基酸残基与蛋白质连接 生物合成 编辑Fe S簇的生物合成已经被很好的研究 4 5 6 铁硫簇的生物发生已在大肠杆菌 葡萄曲霉 英语 Azotobacter vinelandii 和酿酒酵母这三种细菌中得到了最广泛的研究 迄今为止 至少鉴定了三种不同的生物合成系统 即nif suf和isc系统 它们首先在细菌中鉴定出来 nif系统负责硝化酶中的簇 suf和isc系统更为通用 参阅 编辑生物无机化学参考文献 编辑 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 Shomura Y Yoon KS Nishihara H Higuchi Y Structural basis for a 4Fe 3S cluster in the oxygen tolerant membrane bound NiFe hydrogenase Nature 2011 10 16 479 7372 253 256 PMID 22002607 doi 10 1038 nature10504 Johnson D Dean DR Smith AD Johnson MK Structure function and formation of biological iron sulfur clusters Annual Review of Biochemistry 2005 74 1 247 281 PMID 15952888 doi 10 1146 annurev biochem 74 082803 133518 Johnson M K and Smith A D 2005 Iron sulfur proteins in Encyclopedia of Inorganic Chemistry King R B Ed 2nd edn John Wiley amp Sons Chichester Lill R Muhlenhoff U Iron sulfur protein biogenesis in eukaryotes Trends in Biochemical Sciences 2005 30 3 133 141 PMID 15752985 doi 10 1016 j tibs 2005 01 006 nbsp 深入阅读 编辑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 原始内容存档于2016 03 06 H Beinert P J Kiley Fe S proteins in sensing and regulatory functions Current Opinion in Chemical Biology 1999 04 3 2 152 157 2019 02 12 ISSN 1367 5931 PMID 10226040 doi 10 1016 S1367 5931 99 80027 1 原始内容存档于2016 03 05 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 原始内容存档于2016 03 04 Bettina Bottcher Sigrid Unseld Hugo Ceulemans Robert B Russell Holger Jeske Geminate Structures of African Cassava Mosaic Virus Journal of Virology 2004 07 78 13 6758 6765 2019 02 13 ISSN 0022 538X PMC 421685 nbsp PMID 15194750 doi 10 1128 JVI 78 13 6758 6765 2004 原始内容存档于2019 07 01 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 原始内容存档于2009 02 16 Spiro T G Ed Iron sulfur proteins New York Wiley 1982 ISBN 0 471 07738 0 外部链接 编辑醫學主題詞表 MeSH Iron Sulfur Proteins Examples of iron sulfur clusters 取自 https zh wikipedia org w index php title 铁硫蛋白 amp oldid 79718794, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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