細胞鉄硫黄タンパク質の生合成におけるミトコンドリアの本質的な役割

鉄硫黄（Fe/S）タンパク質は、電子移動プロセスとさまざまな酵素反応において重要な役割を果たします。真核細胞では、既知のFe/Sタンパク質はミトコンドリア、サイトゾル、核に局在しています。これらのタンパク質の生合成は、最近の調査の焦点となっています。ミトコンドリアは、細胞内のFe/Sクラスター生合成の主要な部位です。オルガネラには、原核細胞に似たFe/Sクラスター生合成装置が含まれています。この装置は、生合成のための元素硫黄を産生するシステインデスルフラーゼ、還元に関与するフェレドキシン、および2つのシャペロンを含む約10のタンパク質で構成されています。ミトコンドリアFe/sクラスター合成装置は、ミトコンドリアFe/sタンパク質を組み立てるだけでなく、ミトコンドリアのFe/sタンパク質の形成を開始します。これには、ミトコンドリアからサイトゾルへの硫黄およびおそらく鉄の輸出が含まれます。これは、ミトコンドリア内膜のABCトランスポーターATM1Pによって行われた反応です。ATM1Pの可能性のある基質は、輸送用に安定化される可能性のあるFe/Sクラスターです。Fe/Sクラスターのアポタンパク質への取り込みに関与するサイトゾルの成分はまだ報告されていません。Fe/Sクラスター形成に関与するミトコンドリアタンパク質の多くは不可欠であり、生涯にわたるFe/Sタンパク質の中心的な重要性を示しています。Fe/Sタンパク質生合成の欠陥は、ミトコンドリア内の鉄の異常な蓄積に関連しており、鉄貯蔵疾患の原因です。

Iron-sulfur (Fe/S) proteins play an important role in electron transfer processes and in various enzymatic reactions. In eukaryotic cells, known Fe/S proteins are localised in mitochondria, the cytosol and the nucleus. The biogenesis of these proteins has only recently become the focus of investigations. Mitochondria are the major site of Fe/S cluster biosynthesis in the cell. The organelles contain an Fe/S cluster biosynthesis apparatus that resembles that of prokaryotic cells. This apparatus consists of some ten proteins including a cysteine desulfurase producing elemental sulfur for biogenesis, a ferredoxin involved in reduction, and two chaperones. The mitochondrial Fe/S cluster synthesis apparatus not only assembles mitochondrial Fe/S proteins, but also initiates formation of extra-mitochondrial Fe/S proteins. This involves the export of sulfur and possibly iron from mitochondria to the cytosol, a reaction performed by the ABC transporter Atm1p of the mitochondrial inner membrane. A possible substrate of Atm1p is an Fe/S cluster that may be stabilised for transport. Constituents of the cytosol involved in the incorporation of the Fe/S cluster into apoproteins have not been described yet. Many of the mitochondrial proteins involved in Fe/S cluster formation are essential, illustrating the central importance of Fe/S proteins for life. Defects in Fe/S protein biogenesis are associated with the abnormal accumulation of iron within mitochondria and are the cause of an iron storage disease.