Publikacja zespołu z Zakładu Biochemii Ewolucyjnej MWB w prestiżowym Journal of the American Chemical Society

Mamy niezmierną przyjemność poinformować, że zespół z Zakładu Biochemii Ewolucyjnej MWB opublikował pracę w prestiżowym czasopiśmie naukowym Journal of the American Chemical Society (JACS). Wśród autorów publikacji jest trzech z afiliacją MWB: dr hab. Rafał Dutkiewicz, prof. UG i dwóch doktorantów: mgr Małgorzata Kleczewska i mgr Marcin Jeleń.

Srour Batoul, Gervason Sylvain, Hoock Maren Hellen, Monfort Beata, Want Kristian, Larkem Djabir, Trabelsi Nadine, Landrot Gautier, Zitolo Andrea, Fonda Emiliano, Etienne Emilien, Gerbaud Guillaume, Müller Christina Sophia, Oltmanns Jonathan, Gordon Jesse B., Yadav Vishal, Kleczewska Małgorzata, Jeleń Marcin, Toledano Michel B., Dutkiewicz Rafał, Goldberg David P., Schünemann Volker, Guigliarelli Bruno, Burlat Bénédicte, Sizun Christina, D’Autréaux Benoit. Iron Insertion at the Assembly Site of the ISCU Scaffold Protein Is a Conserved Process Initiating Fe−S Cluster Biosynthesis. Journal of the American Chemical Society 2022, (doi: 10.1021/jacs.2c06338)

Czasopismo Journal of the American Chemical Society w najnowszym zestawieniu Journal Citation Reports otrzymało Impact Factor równy 16.383 a w punktacji ministerialnej to aż 200 punktów!

Kilka słów od dr hab. Rafał Dutkiewicz, prof. UG na temat danej publikacji i odkrycia:

Centra żelazo-siarkowe (FeS) to grupy prostetyczne wielu białek niezbędnych dla przebiegu kluczowych procesów metabolicznych: transferu elektronów, biosyntezy kofaktorów, przemian RNA i DNA oraz regulacji ekspresji genów. W komórce eukariotycznej mitochondria pełnią centralną rolę w procesie biogenezy centrów zarówno na potrzeby własne jak też innych kompartmentów komórkowych. U człowieka zaburzenia mitochondrialnej biogenezy FeS prowadzą do wielu schorzeń często kończących się śmiercią. Proces biogenezy FeS można podzielić na dwa etapy: (i) syntezę centrów w obrębie wyspecjalizowanego białka „rusztowania” oraz (ii) transfer centrów z białka „rusztowania” na białka akceptorowe. Każdy z tych etapów angażuje wyspecjalizowane białka tworzące kompleksy, których aktywność uwarunkowana jest specyficznymi oddziaływaniami pomiędzy budującymi je białkami. Chociaż zidentyfikowano większość białek zaangażowanych w proces mitochondrialnej biogenezy FeS jego molekularny mechanizm jest słabo poznany. W szczególności niewiele wiadomo na temat roli poszczególnych oddziaływań białko:białko dla przebiegu procesów syntezy i transferu centrów.

W ramach szerokiej współpracy międzynarodowej w niniejszej pracy przeprowadziliśmy szczegółową analizę syntezy centrów FeS w obrębie białek pełniących rolę „molekularnego rusztowania” podczas biosyntezy FeS z różnych organizmów. W ramach prowadzonych badań pokazaliśmy, że białka ISCU z bakterii, grzybów, myszy i ludzi wiążą żelazo, co z kolei inicjuje tworzenie centrów FeS. Uzyskane wyniki wskazują, że ten pierwszy etap jest wysoce konserwowany od prokariontów do wyższych eukariontów. Ponadto określiliśmy strukturę centrum w obrębie ISCU, które jest zaangażowane w  wiązanie żelaza, stosując szerokie spektrum metod pomiarowych, między innymi spektroskopię CD, NMR, XAS, Mössbauera i EPR. Nasze dane pokazują, że jon żelaza jest koordynowany w geometrii tetraedrycznej przez cztery niezmienne reszty aminokwasowe białek ISCU: dwie reszty cysteinowe, resztę kwasu asparaginowego  oraz resztę histydyny. Analizy spektroskopowe wykazały również, że receptor siarki w obrębie ISCU podczas biosyntezy FeS – reszta cysteinowa znajduje się w bardzo bliskiej odległości od centrum, w którym związane jest żelazo.

Podsumowując w ramach przeprowadzonych badań udało nam się wykazać, że
- związanie jonu Fe2+ w obrębie molekularnego rusztowania ISCU jest pierwszym etapem biosyntezy centrów FeS i jest to proces wysoce konserwowany.
- przeprowadzić strukturalną charakterystykę centrum Fe(II) w obrębie ISCU.
- opracować szeroki zakres metod (bio)chemicznych oraz spektroskopowych w celu scharakteryzowania centrum Fe(II).