化学检测平台监测整个大肠杆菌蛋白质组中的FeS簇占用情况

波士顿学院的化学家们已经制定了一项策略来监测铁硫簇的存在与否，这对各种蛋白质的功能至关重要，该团队最近在《自然化学生物学》杂志上报道。

该团队开发的铁硫(Fe-S)蛋白质组学平台使他们能够更深入地了解铁硫簇递送和结合的动力学，根据化学教授EranthieWeerapana和该研究的共同作者高级研究助理DanielBak。

铁硫簇存在于对人类健康至关重要的蛋白质中，例如DNA修复酶，并且在生物燃料电池和更清洁的工业过程的能源科学中很重要。

然而，根据Bak的说法，由于Fe-S簇-蛋白质复合物的不稳定性和动力学，铁硫簇的研究一直具有挑战性。

“我们着手开发一种技术，使我们能够在全球范围内评估整个蛋白质组中Fe-S簇结合的动力学，而无需费力的蛋白质纯化，铁或硫的放射性同位素，或先前的簇结合位点知识，”Bak说。

他解释说，许多蛋白质含有金属辅助因子，如铁硫簇。这些无机辅因子允许独特的蛋白质功能，例如单电子氧化还原化学，这是20种典型蛋白质氨基酸所不具备的。

研究小组在大肠杆菌中进行研究，大肠杆菌是一种具有良好表征的铁硫蛋白质组的模式生物。为了测量Fe-S簇与蛋白质靶标的结合，该团队使用了先进的基于质谱的蛋白质组学策略以及化学探针，可以区分蛋白质的簇结合和未结合形式，Weerapana说。

研究小组观察到铁硫簇对铁限制和大肠杆菌用于合成Fe-S簇的途径受损的敏感性不同，这表明大肠杆菌中铁硫簇递送的优先级。对铁硫簇优先级的了解可以深入了解不同的微生物如何在铁有限的环境生态位中同化和茁壮成长。

研究人员还能够区分各种铁硫生物合成酶的作用，其中一些对于几乎所有Fe-S簇的递送至关重要，而另一些则在将簇递送到Fe-S蛋白的特定亚群中发挥更具体的作用。

“挖掘我们生成的数据集，我们可以编制一份潜在的新型Fe-S蛋白列表，其中两种被验证为铁硫簇结合蛋白，”Weerapana说。“这为使用蛋白质组学鉴定新的Fe-S簇生物学开辟了可能性，不仅在大肠杆菌中，而且在其他生物体中也是如此。

研究人员表示，下一步是将这项工作转化为其他生物体和模型系统，包括Fe-S依赖性人类疾病的细胞培养模型，如弗里德里希共济失调。新平台提供了一个强大的工具来表征Fe-S簇合成和递送的机制，以及识别新的铁硫依赖性细胞途径。