Een team van wetenschappers van de University of East Anglia (UEA) heeft een nieuwe manier ontwikkeld om voorheen ontoegankelijk inzicht te krijgen in de functies van een groep essentiële eiwitten.

Veel eiwitten bevatten een cofactor, een extra component die vaak cruciaal is voor de functie van het eiwit. IJzer-zwavelclusters zijn eiwitcofactoren die een essentiële rol spelen in een breed scala aan processen, waaronder ademhaling, fotosynthese, en DNA-replicatie/reparatie.

IJzer-zwavelclustereiwitten spelen ook een sleutelrol bij het waarnemen van veranderingen in het milieu, waardoor bacteriën een adaptieve respons kunnen opbouwen. Dit is cruciaal voor hun voortbestaan, bijvoorbeeld bij ziekteverwekkers die het menselijke immuunsysteem proberen te ontwijken. IJzer-zwavelclusters zijn reactief en kwetsbaar, waardoor ze moeilijk om mee te werken, en hun functionele eigenschappen zijn vaak complex.

UEA-onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om deze delicate ijzer-zwavelclusters te bestuderen op basis van massaspectrometrie - een geavanceerde techniek die eiwitten kan identificeren door hun massa met grote nauwkeurigheid te meten.

In gewone biowetenschappelijke toepassingen van massaspectrometrie, de eiwitten die worden bestudeerd zijn in een ongevouwen toestand en alle informatie over cofactoren gaat verloren. Het team heeft manieren ontwikkeld om ijzer-zwavelclustereiwitten in een gevouwen toestand te houden met het cluster gebonden tijdens het massaspectrometrie-experiment, en om hun reactiviteit in realtime te volgen.

FNR is een ijzer-zwavelcluster-bevattend eiwit dat functioneert als een zuurstof (O2) -sensor. Het is essentieel voor het vermogen van bacteriën zoals E. coli om te 'ademen' in afwezigheid van O2 en het ondergaat een complex clusterconversieproces wanneer O2 aanwezig is. Dit schaft zijn vermogen om DNA te binden af, waardoor het het inschakelen van enzymen die O2 voor de ademhaling gebruiken, kan reguleren en de enzymen die dat niet kunnen uitschakelen.

Met behulp van hun massaspectrometriebenadering, de onderzoekers konden voor het eerst alle reactiecomponenten tegelijk detecteren, het verstrekken van ongekende details van het conversieproces.

Prof Nick Le Brun van UEA's School of Chemistry, die het team leidde, zei:"Dit werk demonstreert het opwindende potentieel van massaspectrometrie om een ​​niveau van inzicht te verschaffen in deze gemeenschappelijke cofactor die voorheen niet mogelijk was.

"Het vermogen om tegelijkertijd alle reagerende soorten in dit proces te 'zien' en duidelijk te onderscheiden, is enorm voordelig. Gezien het belang en de alomtegenwoordige aard van ijzerzwavelclustereiwitten, de methodologie die we hebben ontwikkeld belooft wijdverbreide toepassing te hebben in verder onderzoek naar systemen met interacties en reacties van eiwitcofactoren, vooral met kleine moleculen zoals O2, stikstofoxide, stikstof en waterstof."