Белок железо-сера с высоким потенциалом - High potential iron–sulfur protein

Белок железо-сера с высоким потенциалом
PDB 1hpi EBI.jpg
Структура окисленного железо-серного протеина с высоким потенциалом.[1]
Идентификаторы
СимволHIPIP
PfamPF01355
ИнтерПроIPR000170
PROSITEPDOC00515
SCOP21hpi / Объем / СУПФАМ
OPM суперсемейство116
Белок OPM1hpi

Белки с высоким потенциалом железо-сера (HIPIP)[2] представляют собой особый класс с высоким окислительно-восстановительным потенциалом 4Fe-4S ферредоксины который участвует в анаэробном переносе электронов и происходит у фотосинтезирующих бактерий и Paracoccus denitrificans. HiPIP - это небольшие белки, которые демонстрируют значительные различия в их последовательностях, размерах (от 63 до 85 аминокислот) и их окислительно-восстановительных потенциалах. Как показано на следующем схематическом изображении, кластер железо-сера связан четырьмя консервативными остатками цистеина.

                          [Кластер 4Fe-4S] | | | | xxxxxxxxxxxxxxxxxxxCxCxxxxxxxCxxxxxCxxxx
'C'
консервативный цистеин участвует в связывании железо-серного кластера.

[Fe4S4] кластеры

[Fe4S4] кластеры являются многочисленными кофакторами металлопротеинов.[3] Они участвуют в последовательностях переноса электрона. Основная структура [Fe4S4] кластер представляет собой куб с чередующимися вершинами Fe и S. Эти кластеры существуют в двух степенях окисления с небольшим структурным изменением. Две семьи [Fe4S4] известны кластеры: семейство ферредоксина (Fd) и семейство высокопотенциальных железо-сульфуровых белков (HiPIP). И HiPIP, и Fd находятся в одном и том же состоянии покоя: [Fe4S4]2+, которые имеют одинаковые геометрические и спектральные характеристики. Различия возникают, когда дело доходит до их активного состояния: HiPIP образуется при окислении до [Fe4S4]3+, а Fd образуется восстановлением до [Fe4S4]+.

Различные степени окисления объясняются белками, которые сочетаются с [Fe4S4] кластер. Анализ кристаллографических данных позволяет предположить, что HiPIP способен сохранять более высокую степень окисления за счет образования меньшего количества водородных связей с водой. Характерная складка белков обертывает [Fe4S4] в гидрофобном ядре, будучи способным образовывать только около пяти консервативных Н-связей с лигандами кластера от остова. Напротив, белок, связанный с Fd, позволяет этим кластерам контактировать с растворителем, что приводит к 8 взаимодействиям H-связывания белка. Белок связывает Fd через консервативную структуру CysXXCysXXCys (X означает любую аминокислоту).[4] Кроме того, уникальная структура белка и диполярные взаимодействия пептида и межмолекулярной воды способствуют защите [Fe4S4]3+ кластер от атаки случайных внешних доноров электронов, защищающий себя от гидролиза.

Синтетические аналоги

Аналоги HiPIP могут быть синтезированы реакциями обмена лигандов [Fe4S4{N (SiMe3)2}4]− с 4 эквивалентами тиолов (HSR) следующим образом:

[Fe4S4{N (SiMe3)2}4]− + 4RSH → [Fe4S4(SR)4]− + 4 HN (SiMe3)2

Кластер-предшественник [Fe4S4{N (SiMe3)2}4]− может быть синтезирован однореакторной реакцией FeCl3, NaN (SiMe3)2, и NaSH. Синтез аналогов HiPIP может помочь людям понять факторы, вызывающие окислительно-восстановительный потенциал HiPIP.[5]

Биохимические реакции

HiPIP принимают участие во многих окислительных реакциях у живых существ, и особенно известны фотосинтезирующие анаэробные бактерии, такие как Chromatium, и Ectothiorhodospira. HiPIP - это периплазматические белки фотосинтезирующих бактерий. Они играют роль электронных челноков в циклическом потоке электронов между фотосинтетическим реакционным центром и цитохром bc1 сложный. Другие реакции окисления, в которых участвует HiPIP, включают катализирование окисления Fe (II), которое является донором электронов для редуктазы и акцептором электронов для некоторых тиосульфатокисляющих ферментов.[6]

Рекомендации

  1. ^ Беннинг М.М., Мейер Т.Е., Реймент I, Холден Х.М. (1994). «Молекулярная структура окисленного высокопотенциального железо-серного белка, выделенного из Ectothiorhodospira vacuolata». Биохимия. 33 (9): 2476–2483. Дои:10.1021 / bi00175a016. PMID  8117708.
  2. ^ Брейтер Д.Р., Мейер Т.Е., Реймент I, Холден Х.М. (1991). «Молекулярная структура железо-серного белка с высоким потенциалом, выделенного из Ectothiorhodospira halophila, определена с разрешением 2,5-А». Журнал биологической химии. 266 (28): 18660–18667. Дои:10.2210 / pdb2hip / pdb. PMID  1917989.
  3. ^ Младший, Перрин; Т., Ичиве (2013). «Идентификация детерминант последовательности восстановительных потенциалов металлопротеинов». Биологическая неорганическая химия. 18 (6): 599–608. Дои:10.1007 / s00775-013-1004-6. ЧВК  3723707. PMID  23690205.
  4. ^ Дей, Абхишек; Младший, Фрэнсис; Адамс, Майкл; Бабини, Елена; Такахаши, Ясухиро; Фукуяма, Кейчи; Ходжсон, Кит; Хедман, Бритт; Соломон, Эдвард (2007). «Растворитель настройки электронохимических потенциалов в активных сайтах HiPIP по сравнению с ферредоксином». Наука. 318 (5855): 1464–1468. Bibcode:2007Научный ... 318.1464D. Дои:10.1126 / science.1147753. PMID  18048692. S2CID  33046150.
  5. ^ Оки, Ясухиро; Танифудзи, Кадзуки; Ямада, Норихиро; Имада, Мотосукэ; Тадзима, Томоюки; Тацуми, Кадзуки (2011). «Синтетические аналоги [Fe4S4 (Cys) 3 (His)] в гидрогеназах и [Fe4S4 (Cys) 4] в HiPIP, полученные из полностью железа [Fe4S4 {N (SiMe3) 2} 4]]». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 108 (31): 12635–12640. Дои:10.1073 / pnas.1106472108. ЧВК  3150945. PMID  21768339.
  6. ^ Валентин, Жанна; Бертини, Ивано; Грей, Гарри; Штифель, Эдвард (30 октября 2006 г.). Биологическая неорганическая химия: структура и реакционная способность (первое изд.). ISBN  978-1891389436.

внешняя ссылка

  • PDOC00515 - Высокопотенциальные железо-серные белки в PROSITE

дальнейшее чтение

Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и ИнтерПро: IPR000170