甲基辅酶M还原酶激活的扩展分子模型

《Biochemistry》：An Expanded Molecular Model for the Activation of Methyl-Coenzyme M Reductase

铁硫簇复合物由Mmp3-7,15,17及AtwA、McrC等蛋白组成，结构建模显示包含十处[8Fe-9S-C]簇、Mg2?-ATP及[4Fe-4S]簇，催化镍还原激活。原宿主验证表明该复合物在甲烷菌中功能完整。

　　

甲基辅酶M还原酶（Mcr）催化甲烷生成过程中的末端碳还原步骤，自近五十年前被发现以来一直受到密切研究。目前我们知识中的一个关键空白是：在Mcr辅酶F₄₃₀中参与镍原子还原激活的蛋白质复合体的结构。系统基因组分析先前鉴定出17个功能未知的基因，这些基因仅存在于已测序的甲烷生成菌的基因组中，编码所谓的“甲烷生成标记蛋白”（Mmp1至Mmp17）。大多数Mmp蛋白的功能仍然不清楚。在这里，我们描述了一个由甲烷生成标记蛋白3、5、6、7、15、17、AtwA、McrC以及两个功能未知的蛋白（DUF2098和DUF2111）组成的复合体。将来自的这些基因编码的操纵子表达到中，可以形成包含该蛋白质复合体的大型铁-硫簇。随后的结构建模显示，该复合体由一个由十个[8Fe-9S–C]簇、四个Mg²⁺-ATP、三个[4Fe-4S]簇、两个Zn²⁺离子和两个Mg²⁺-FAD配体组成的异十聚体构成，并与两个Mcr全酶相互作用。通过在天然宿主中分别过表达该复合体的各个组分，并利用亲和层析法和串联质谱分析，证实形成了与预测结构一致的自然蛋白质复合体。这些结果为催化Mcr ATP依赖性还原激活的激活复合体提供了更为完整的分子模型。