Eisen-Schwefel-Cluster


Eisen-Schwefel-Cluster
(4Fe-4S) als Kofaktor in Aconitase nach PDB 7ACN. Gezeigt sind außerdem die über -S- gebundenen Cysteinreste des Proteins, die den Cluster fixieren.
(2Fe-2S)-Kofaktor, wie er in Cytochrom bc1 oder Cytochrom b6f vorkommt.
Aktivierung des Eisen-Schwefel-Clusters durch das vierte Eisenatom. Die Konformation ändert sich vom Tetraeder zum Oktaeder.
Kofaktor der Nitrogenase

Eisen-Schwefel-Cluster (Fe-S-Zentren) sind Mehrfachkomplexe aus Eisen und Schwefel der Größe von Clustern, die als Kofaktoren an Enzymreaktionen beteiligt sind. Am häufigsten und stabilsten sind (4Fe-4S) und (2Fe-2S). Im Allgemeinen werden Cluster zerstört, wenn sie für freien Sauerstoff zugänglich sind. Die Zugänglichkeit ist vom Schutz des bindenden Enzyms abhängig.

Diese Fe-S-Zentren wirken in Enzymen als Elektronentransferreaktanden, Lewis-Säuren und Radikal-Generatoren. So kann beispielsweise Stickstoff in Ammoniak, Wasserstoff in Protonen und Kohlenmonoxid in Kohlenstoffdioxid umgewandelt werden:

\mathrm{N_2 + 10\ H^+ + 8\ e^- \longrightarrow 2\ NH_4^+ + H_2}
\mathrm{H_2 \longrightarrow 2\ H^+ + 2\ e^-}
\mathrm{CO + H_2O \longrightarrow CO_2 + 2\ H^+ + 2\ e^-}

Die Eisenatome der Zentren werden durch anorganisches Sulfid und die Seitenketten von Aminosäuren koordiniert. Cysteine können beispielsweise über ihre Thiolgruppe koordinieren (s. Abb.).

Inhaltsverzeichnis

Biosynthese

Bereits unter reduzierenden, wässrigen Bedingungen bilden sich spontan rhombische 2Fe-2S-Komplexe. Weitere Metallionen, z. B. Nickel oder Molybdän können in den Komplex in Folge aufgenommen werden. Dies geschieht im Organismus besonders effektiv unter Beteiligung eines Proteinkomplexes, der das Eisen-Schwefel-Cluster-Gerüstprotein (ISCU) enthält.

Dabei übernimmt ISCU die Rolle der Bindung der Eisenatome, die von ISCA herantransportiert werden, während das Enzym Cystein-Desulfurase unter Cysteinverbrauch Schwefelatome bereitstellt. Zunächst wird [2Fe-2S] zusammengestellt, das durch Dimerisierung schließlich [4Fe-4S] wird. Dieser Prozess kann sowohl in den Mitochondrien als auch im Zytosol stattfinden, wonach der fertige [4Fe-4S] ins Plasma transportiert oder gleich in bereitstehende Enzyme eingebaut wird.[1][2][3][4]

Vorkommen

Anaerob lebende Bakterien und Archaeen enthalten teilweise auch sauerstoffempfindliche Enzyme mit einem nickel-, eisen- und schwefelhaltigem Zentrum, das als Cluster C bezeichnet wird.

Das Enzym Nitrogenase enthält als Kofaktor einen Fe-Mo-S-Cluster.

Eisen-Schwefel-Cluster kommen in Mitochondrien, Mitosomen und Hydrogenosomen vor.

Liste der menschlichen Proteine mit [2Fe-2S]

Liste der menschlichen Proteine mit [4Fe-4S]

Einzelnachweise

  1. Beinert H: Iron-sulfur proteins: ancient structures, still full of surprises. In: J. Biol. Inorg. Chem.. 5, Nr. 1, Februar 2000, S. 2–15. PMID 10766431.
  2. Rouault TA, Tong WH: Iron-sulfur cluster biogenesis and human disease. In: Trends Genet.. 24, Nr. 8, August 2008, S. 398–407. doi:10.1016/j.tig.2008.05.008. PMID 18606475. Volltext bei PMC: 2574672.
  3. Chandramouli K, Unciuleac MC, Naik S, Dean DR, Huynh BH, Johnson MK: Formation and properties of [4Fe-4S] clusters on the IscU scaffold protein. In: Biochemistry. 46, Nr. 23, Juni 2007, S. 6804–11. doi:10.1021/bi6026659. PMID 17506525.
  4. Yang J, Bitoun JP, Ding H: Interplay of IscA and IscU in biogenesis of iron-sulfur clusters. In: J. Biol. Chem.. 281, Nr. 38, September 2006, S. 27956–63. doi:10.1074/jbc.M601356200. PMID 16877383.
  • H. Dobbek: Nachr. Chem. 2008, 56, 734–737.

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Eisen-Schwefel-Cluster-Gerüstprotein — Bändermodell des ISCU der Hausmaus …   Deutsch Wikipedia

  • Eisen-Schwefel-Protein — (4Fe 4S) als Kofaktor in Aconitase nach PDB 7ACN. Gezeigt sind außerdem die über S gebundenen Cysteinreste des Proteins, die den Cluster fixieren …   Deutsch Wikipedia

  • Schwefel — Eigenschaften …   Deutsch Wikipedia

  • Eisen — Eigenschaften …   Deutsch Wikipedia

  • Cluster — Feld; Kategorie; Bereich; Rubrik * * * Clus|ter 〈[klʌ̣s ] m. 3〉 1. 〈EDV〉 aus mehreren Rechnern bestehendes Netzwerk 2. 〈Mus.〉 flächenhafter Klang (durch übereinandergeschichtete Intervalle) 3. 〈Phys.〉 System, Menge von Einzelteilchen 4.… …   Universal-Lexikon

  • Fe-S-Cluster — (4Fe 4S) als Kofaktor in Aconitase nach PDB 7ACN. Gezeigt sind außerdem die über S gebundenen Cysteinreste des Proteins, die den Cluster fixieren …   Deutsch Wikipedia

  • Gelber Schwefel — Eigenschaften …   Deutsch Wikipedia

  • ISCU — Eisen Schwefel Cluster Gerüstprotein Größe 133 Aminosäuren Isoformen ISCU1, ISCU2 Bezeichner …   Deutsch Wikipedia

  • Ferredoxine — 2Fe 2S Ferredoxin (Escherichia coli K12) Vorhandene Strukturdaten …   Deutsch Wikipedia

  • Rhodanese — Rhodanase Bändermodell der Rind Rhodanase mit persulfidiertem Cysteinrest C247 im katalytischen Zentrum (als Kalotte) nach PDB  …   Deutsch Wikipedia


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.