介紹一篇發表在PNAS上的文章。文章的通訊作者是來自大阪大學的Genji Kurisu教授和來自波鴻魯爾大學的Thomas Happe教授，Genji Kurisu教授的主要研究方向是分子生物學與蛋白質的晶體結構，Thomas Happe教授的主要研究方向是生物技術與微生物學。
[FeFe]?–?氫化酶具有催化兩個質子還原為分子氫的能力，其活性中心由鐵和硫組成。這些酶是十分有效的、自然界中的氫轉化生物催化劑，但它們的催化輔因子（稱為 H 簇）通常對氧氣非常敏感，容易被氧化失活。來自 Clostridium beijerinckii 的?[FeFe]-氫化酶 CbA5H 是一個比較特殊的?[FeFe]?–?氫化酶，它具有保護 H 簇免受氧誘導失活的獨特機制。因此，作者希望通過對該蛋白的結構進行解析，從結構信息中尋找其可以抵抗氧的原因。
首先，作者通過冷凍電鏡解析了 CbA5H 蛋白的結構。活性?[FeFe]-氫化酶 CbA5H 具有同型二聚體結構，每個原聚體可進一步分為從 N 到 C 末端的四個結構域：SLBB 結構域、四螺旋結構域（也稱為Zn結構域）、Fd 結構域（包含兩個?[4Fe-4S]?簇，可進行分子內的電子轉移）以及H 結構域（催化活性中心）。來自兩個原聚體的 H 結構域之間的相互作用很弱，而參與二聚化的兩個原聚體之間的顯著相互作用來自于一個原聚體的四螺旋結構域和另一個原聚體的 H 結構域。
之后，作者解釋了蛋白抵抗氧的結構基礎。之前的研究表明，與該蛋白免受氧氣影響這一能力相關聯的區域是一個環，基于所涉及的殘基（T365、S366 和 C367）被命名為 TSC 環。在這個蛋白的活性狀態，TSC環與其他氫化酶的相似區域具有基本相同的結構，而在遇到氧氣環境時，TSC環會改變構象，使得 C367 的巰基與 Fe 之間的距離減小，較小的距離可能干擾了氧與鐵的配位，從而阻止了H簇在氧介導下的失活。
?
此外，作者在結構解析的過程中，發現四螺旋結構域附近具有金屬配位信號，通過結合位點、ICP-OES 等信息鑒定為鋅。作者將 Zn 結合位點中的 H 突變為 A 后，蛋白的金屬結合能力顯著降低，同時其二聚化特征消失、熱穩定性降低。這說明在兩個原聚體之間配位結合的 Zn 增強該蛋白的穩定性。
原文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2416233122
文章引用：DOI:?10.1073/pnas.2416233122
