Mechanistische Charakterisierung von ISC-Assemblierungsfaktoren bei der Maturierung mitochondrialer [2Fe-2S]- und [4Fe-4S]-Proteine

Benjamin Dennis Weiler, Klinische Zytobiologie Und Zytopathologie, Lill, Roland (Prof. Dr.)
2019
Eisen-Schwefel-(Fe/S)-Proteine sind in fast allen Lebensformen zu finden, an einer Vielzahl essentieller zellulärer Prozesse beteiligt und in unterschiedlichen Kompartimenten der eukaryotischen Zelle lokalisiert. In (nicht-grünen) Eukaryoten gibt es zwei Assemblierungs-maschinerien, die für die Maturierung von Fe/S-Proteinen verantwortlich sind. Die zytosolische Fe/S-Protein-Assemblierungsmaschinerie (CIA) mit 11 Proteinfaktoren und die aus 17 Proteinen bestehende mitochondriale
more » ... ale Fe/S-Cluster-Assemblierungsmaschinerie (ISC), die an der Biogenese aller zellulären Fe/S-Proteine beteiligt ist. Im ersten Schritt der ISC-Maschinerie wird ein [2Fe-2S]-Cluster de novo auf dem Gerüstprotein ISCU synthetisiert und mit Hilfe eines Chaperonsystems auf das Monothiol-Glutaredoxin GLRX5 transferiert. Der auf GLRX5 transient gebundene [2Fe-2S]-Cluster kann entweder direkt auf [2Fe-2S]-Zielproteine übertragen oder nach in vivo Untersuchungen von den ISCA-IBA57 Proteinen zu einem [4Fe-4S]-Cluster konvertiert werden. Für die Insertion des [4Fe-4S]-Clusters in Apozielproteine werden noch weitere spezialisierte ISC-Proteine benötigt. Hierzu zählt beispielsweise NFU1, das transient einen [4Fe-4S]-Cluster bindet und diesen auf spezielle Zielproteine wie der Aconitase (ACO2) überträgt. Zwei weitere Proteine, BOLA1 und BOLA3, sind vermeintlich zusätzliche spezifische ISC-Proteine. Sowohl die Synthese eines [4Fe-4S]-Clusters als auch die an die [2Fe-2S]- oder [4Fe-4S]-Clustersynthese anschließende Clusterinsertion in entsprechende Zielproteine sind biochemisch weitestgehend unbekannt. Im eukaryotischen System ist bisher weder der [2Fe-2S]- noch der [4Fe-4S]-Clustertransfer unter physiologischen Bedingungen mechanistisch aufgeklärt worden. Alle bisherigen Fe/S-Clustertransfersysteme wurden ausnahmslos in Gegenwart von artifiziellen, thiolspezifischen Reduktionsmitteln wie Dithiothreitol (DTT) durchgeführt. Da DTT in diesen Transfersystemen meist essentiell war, blieb einerseits unklar, welche physiologischen Reduktionsmittel das DTT in der [...]
doi:10.17192/z2018.0287 fatcat:gbgz7qgmybepfljsi6y2ti26ti