PNAS:目睹ISC蛋白产生的过程

　　

  维吉尼亚技术研究所的两位生化学研究生领导的研究小组已经分离获得在铁硫簇装配过程中起作用的蛋白，并且在细胞内观察到这些必须蛋白的作用机理。研究人员通过媒介物观察了蛋白在铁硫簇装配过程中与其他两种重要物质的相互作用过程。

 

对地球上的生物来说，铁硫簇对生命具有重要的作用。细胞中的蛋白功能的执行必须有铁硫簇存在，比如说人和其他有机体的呼吸过程，以及植物的光合作用过程。来自Christiansburg, Va 的Callie Raulfs说，我们仍不清楚Fe-S分子是如何产生并捆绑在一起的。这些不是自发的生成的，而是在调节下生成的。

 

有些疾病如脊髓小脑共济失调症和其他几种贫血症都是由于铁硫簇（ISC）装配出现异常导致的。

博士研究生Raulfs 和Ina P. O'Carroll说，使用遗传和生化技术，可在铁硫簇生产过程中分离获得影响ISC装配的物质。O'Carroll说，我们的研究工作使我们深入地了解铁硫簇生成的每个步骤过程，并能解释铁和硫是如何分配进入细胞中的。

 

研究结果发表在2008年6月16-20日的Proceedings of the National Academy of Science (PNAS)在线版上，题目为：体内铁硫簇的形成。作者有，维吉尼亚技术研究所的Raulfs, O'Carroll和巴西罗马尼亚Mihaela-Carmen Unciuleac的博士后Patricia C. Dos Santos，以及维吉尼亚技术研究所Fralin生物技术中心的负责人Dennis R. Dean生化学教授。

 

Dean和其他研究者之前的研究已经在体外研究了这个蛋白装配铁硫簇的机制，不过那是体外实验。10年前，Dean的实验室在研究固氮系统的时候，首次发现了铁硫簇（ISC）蛋白。现在，Dean的学生Raulfs和O’Carroll，首次观察到ISC在体内（细胞内）的装配过程。

 

O'Carroll说，最酷的事情是我们发现了可以在ISC蛋白原本存在的细胞里观察这一过程的方法。这个系统还允许我们观察ISC装配过程的不同阶段。

 

Dean的学生从细胞间铁硫簇生成过程中分离获得几种不同的调节ISC蛋白的分子。

 

维吉尼亚技术中心的研究小组不是从大肠杆菌E.coli中获得铁硫簇蛋白，而是从棕色固氮菌中提取自然的铁硫簇蛋白，棕色固氮菌是一种需氧来自土壤的细菌（可从将大气中吸收氮）。Raulfs说，固氮菌快速的生长，并保持内部无氧状态，这一点十分重要因为氧会破坏铁硫簇。Raulfs首次分离获得与ISC相关的蛋白，为活体内两种蛋白结合并形成簇提供的证据。

 

O'Carroll.说，由于我们从活细胞中分离获得了蛋白，因此我们同样可以观察这些蛋白在ISC装配过程中的相互作用。我们从铁硫簇的组合过程中分离得到起结合作用的蛋白，为铁硫簇起支架作用的蛋白—IscU和起传递作用的蛋白—IscS。

 

O'Carroll.说，我们在这些ISC蛋白上添加了一个组氨酸标签，所以我们就能观察这些蛋白在细胞中的运动了。

 

O'Carroll.说，由于我们能追踪细胞内含有簇的蛋白，因此我们能观察其他类似的蛋白。令人兴奋的是，我们能在细胞中看到大量的起传递作用的铁硫簇传递蛋白IscS。

 

我们的研究首次观察到细胞如何与外界保持铁硫的平衡。

 

下一步，他们决定研究ISC蛋白装配过程中起作用的基因，并确认在每一步中起作用的基因。

 

O'Carroll说，我们的目标是研究ISC蛋白的装配顺序和具体过程，并了解过程中的物质传递并了解最终这些铁硫簇被传递到哪些靶位蛋白上。

 

研究人员正在发现可用于研究蛋白的新系统。

（生物通 张欢）