铁硫簇合物的化学和生物学，第二卷：生物化学、生物合成与人类疾病——Iron-Sulfur Clusters in Chemistry and Biology，volume 2,biochemistry,biosynthesis and human diseases
作者：Tracey Rouault
出版：De Gruyter
索书号：Q51/I-71(2)/V.2/2017/Y
ISBN: 978-3-11-047939-3
藏书地点： 武大外教中心
铁硫簇是普遍存在于生物体的最古老的生命物质之一。自20世纪60年代初期继铁氧还蛋白发现之后．人们发现了超过120种不同的含铁硫簇的酶和蛋白质，即铁硫蛋白，迅速展开了对铁硫簇的研究。这些铁硫簇在生物体内的电子传递、底物的结合与激活等方面起着关键作用。一些在铁硫簇的生物合成中起关键作用的蛋白已经被确定，但它们相互作用的机制尚不清楚。通过体外添加Fe2+Fe3+和s2-可激活缺失了[2Fe-2S]和[4Fe-4S]形式铁硫簇的蛋白，这个现象曾导出一个普遍的观点，认为在体内组装[2Fe-2S]是个自发的过程，但较高浓度的Fe2+Fe3+和和S2-通常会对细胞产生毒性，这使这个观点自相矛盾。更大的可能性是铁和硫是通过特定的载体蛋白传递的，这样Fe2+Fe3+和和S2-的浓度可以得以控制，许多铁硫蛋白大量表达的时候往往会因此缺乏充足的铁硫簇。
新型铁硫蛋白及铁硫簇的多样性无疑反映出铁硫簇中的铁和硫的化学多样性。最简单的铁硫蛋白只含有一个铁原子，与四个半胱氨酸的硫原子结合形成四面体，常见的铁硫簇含两个、三个或四个铁原子，这些铁原子与多肽链相连，并由无机硫进行联结，由简单的铁硫簇模型通过金属联结组装而成更复杂的结构。从结构和传递电子的功能上看，呈菱形的[Fe2(x2S)]簇可以看作是组装的基本单位。呈立方体的[4Fe-4S]簇由两个[2Fe-2S]单位组装而成，[3Fe-4S]簇由一个[4Fe-4S]丢失了一个Fe形成，而[8Fe一7S]簇是通过两个[4Fe一4S]单位解离一个Fe再相互融合而成。目前已知与铁硫蛋白中铁配位最常见是半胱氨酸，通过巯基对铁产生强亲和力，但与铁配位的除半胱氨酸之外，还包括组氨酸，天冬氨酸，甚至精氨酸。
铁硫蛋白正是基于铁硫簇而具有优异的电子传递功能，这也是它的主要作用，并在许多新陈代谢反应中扮演着重要角色，在基因表达调控方面也起着传感器的作用。最主要的铁硫蛋白包括细菌和线粒体的呼吸链中的复合体I、II、III，光合作用中的光系统I和铁氧还蛋白，氮养菌中的固氮酶，Krebs循环中的顺乌头酸酶，以及哺乳动物中对铁的吸收起调控作用的铁调控蛋白I等。
不同结构的铁硫簇具有不同的生物学功能，主要包括参与电子传递、底物的结合与激活、铁/硫的存储、基因表达的调控、酶活的调控等。参与电子传递的铁硫簇包括[2Fe-2S]、[3Fe-4S]、[4Fe-4S]及[8Fe-7s]几种核心单位。绝大多数传递电子的铁硫簇一次只能传递一个电子，而在氮养菌中特有的呈双立方体状的[8Fe-7s]簇一次可传递两个电子。铁硫簇在许多氧化还原酶或非氧化还原酶中都可构成其整个底物结合位点，或其底物结合位点的一部分。证明铁硫簇具有贮存铁的功能的例子是梭菌的8Fe(2x[4Fe-4S])铁氧还蛋白，许多厌氧菌和古菌也有类似的证据。现有不少典型例子证明铁硫簇可参与细菌中基因表达的转录和翻译调控，如通过[2Fe-2S]的氧化，SoxR蛋白在氧化应激条件下刺激SoxS的转录表达，在氧化应激反应中，SoxR蛋白还负责激活大量酶的翻译㈣。在酶活性调控方面，铁硫簇对有些酶的活性起着很重要的作用，故当遇到外界刺激时可调节酶的活性，而恢复酶活则需要重新组装或修复该铁硫簇。
和铁硫簇组装相关的蛋白功能包括三个方面：将铁和硫原子从它们的储存源转移过来；将铁和硫组装成铁硫簇的形式并运输铁硫簇；将组装的铁硫簇传递至最终的目的蛋白。在SufSE复合体中，SufS是一种含吡哆醛磷酸的同源二聚体蛋白，具有半胱氨酸脱硫酶活性，Sure是一种不含辅因子的同源二聚体蛋白，以1：1的比例和SufS紧密结合。SufSE复合体与SufS相比，半胱氨酸脱硫酶的活性大大增强，而单独的SufE则没有半胱氨酸脱硫酶的活性。SufBCD复合体可增强SufSE复合体的半胱氨酸脱硫酶的活性。SufA可能是作为支架蛋白完成铁硫簇的组装。铁硫簇传递到缺铁蛋白的路径必须是高度受保护的，因为在这个过程中缺少铁螯合子的抑制作用。
《铁硫簇合物的化学和生物学，第二卷：生物化学、生物合成与人类疾病》一书于2017年由De Gruyter出版，作者是Tracey Rouault。
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本书目录：
前言
1. 长春固氮杆菌Fe-s团簇生物合成机制的发现
2. ISC系统与细菌内Fe-s生物学的不同方面
3. 细菌内应激反应的Fe-s团簇生物发生系统-γ-蛋白细菌的支持操作
4. 感受细胞铁簇损伤：大肠埃希氏菌ISCR的结构、功能和系统发育概况
5. 革兰氏阳性菌中的Fe-s组装
6. 酵母中Fe-S团簇的组装与调控
7. 铁原子簇在酵母铁稳态调控中的作用
8. 哺乳动物Fe-s 团簇的生物发生
9. 铁硫簇向受体蛋白的传递: 伴侣蛋白和辅酶蛋白的作用
10. 铁硫蛋白与人类疾病
11. 弗里德赖希共济失调
12. 将钼辅助因子、Fe-s簇和人的tRNA硫醇化的生物合成联系起来。
13. 铁硫蛋白与基因组稳定性
14. 真核铁硫蛋白生物发生及其在维持基因组完整性中的作用
15. 铁硫簇蛋白的DNA信号转导
16. 铁硫簇在植物中的组装
17. 铁硫蛋白和酶的起源和进化
索引