鉄硫黄クラスター生合成マシナリーの反応過程における過渡的な中間状態の解明

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1) IscUは、ISCマシナリーにおいてFe-Sクラスターの組み立てを担う中核成分である。われわれは2021年度、会合面に２つの [2Fe-2S] クラスターを集積した、対称的な二量体構造を明らかにしている。本年（2022年）度は、IscUのD40A/H106A二重変異型が、野生型とは異なる非対称な二量体を形成すること、また二量体を架橋する形で１つの [2Fe-2S] クラスターを持つことを明らかにした。これらの構造は、IscUにおけるFe-Sクラスターの配位構造や二量体の会合様式に、著しい柔軟性があることを示している。2) シクロセリンは、結核の治療などに用いられる抗生物質であり、D-体とL-体の２つの異なる光学異性体が知られている。これら２つの異なるシクロセリン光学異性体が、鉄硫黄クラスター生合成系SUFマシナリーのPLP依存性システイン脱硫酵素SufSに対して、それぞれ異なる機構で阻害作用を示すことを明らかにした。この結果は、病原性微生物による感染症治療において、SufSを標的とする新たな創薬の可能性を示すものである。3) 偏性嫌気性のバクテリアやアーキアの中には、sufBとsufCのみをコードしている（sufD, sufS, sufE, sufU, isc関連遺伝子を持たない）ものが見られる。その一つについて結晶構造を決定し、SufB2C2複合体を形成することを明らかにした。また、大腸菌のFe-Sクラスター生合成欠損株で発現させて異種間での相補能を検討したところ、嫌気かつNa2Sを添加した培養条件でのみ相補することを見出した。したがって、このSufB2C2複合体は、嫌気条件下で遊離のS2-（HS-）を硫黄源とする、Fe-Sクラスター生合成系のプロトタイプと考えられる。