张立新课题组发现拟南芥叶绿体铁硫簇生物合成的新机制

铁硫簇是一种非常古老且含量丰富的无机辅因子，广泛存在于细菌、藻类、植物及动物中。由于铁硫簇具有十分活跃的氧化还原特性，它们常常扮演着灵巧的催化剂或高效的电子传递装置等关键角色，进而参与绝大多数生物学过程，例如呼吸作用与光合作用，硫和氮代谢、氨基酸与嘌呤代谢、植物激素与辅酶合成、基因表达调控、DNA损伤修复以及环境刺激的感知等。因此，铁硫簇的生物合成对生物体的生存与发育具有重要意义。

本课题组通过生物信息学分析找到两个拟南芥叶绿体DnaJ-type I蛋白（DJA6和DJA5），其编码基因能够与编码叶绿体铁硫簇组装系统组分的基因共表达。DJAs蛋白主要依赖于Cys-rich结构域中保守的CXXC基序结合铁，并且其铁结合特性的实现需要Gly/Phe-rich结构域的存在。DJAs蛋白通过其J结构域与叶绿体SUF系统中半胱氨酸脱硫酶激活因子SUFE1及支架蛋白SUFBC2D复合体中SUFC蛋白相互作用，且这种蛋白间互作依赖于DJAs蛋白中铁的存在。进一步的体外组装实验证明，DJAs蛋白能够将铁传递给SUFBC2D复合体，进而完成铁硫簇的组装。该研究首次揭示了拟南芥DJA6和DJA5蛋白利用其铁结合特性实现向叶绿体铁硫簇合成系统传递铁分子机制，为理解铁硫簇合成途径中铁的传递和供给提供了重要理论依据。

2021年4月15日，该研究成果以“The DnaJ proteins DJA6 and DJA5 are essential for chloroplast iron-sulfur cluster biogenesis”为题发表在The EMBO Journal杂志上（论文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33855718/）。

DJA6和DJA5蛋白参与叶绿体铁硫簇生物合成的工作模型