GTPは、ミトコンドリアの鉄硫黄クラスター生合成に必要です

ミトコンドリアにおける鉄硫黄（Fe-S）クラスター生合成は不可欠なプロセスであり、酵母からヒトまで保存されています。Fe-Sクラスター補因子を持ついくつかのタンパク質は、アコニターゼ[4FE-4S]およびフェレドキシン[2FE-2S]を含むミトコンドリアに存在します。野生型酵母から分離されたミトコンドリアには、新しいクラスターを形成し、それらをこの内因性アポタンパク質プールに挿入できるアポコニターゼと機械のプールが含まれていることがわかりました。これらの観察により、ミトコンドリアのクラスター生合成におけるヌクレオチド（GTPおよびATP）の役割を評価するためのアッセイを開発することができました。分離されたミトコンドリアのFe-Sクラスター生合成は、GTPとATPの添加により増強されることを示しています。GTPとATPの両方の加水分解が必要であり、ATPの追加はGTP加水分解を必要とするプロセスを回避できません。in vivoとin vitroの両方の実験は、GTPがマトリックスに入ってクラスター生合成に影響を与えることを示唆しています。孤立したミトコンドリアに輸入すると、精製されたアポフェドキシンは、GTP依存的にFe-Sクラスター機構によって基質として使用することもできます。Aconitaseとフェレドキシンのクラスター生合成に関与する一般的なステップには、GTPが必要である可能性があります。私たちの知る限り、これはミトコンドリアFE-Sクラスター生合成におけるGTPの役割を示す最初のレポートです。

Iron-sulfur (Fe-S) cluster biogenesis in mitochondria is an essential process and is conserved from yeast to humans. Several proteins with Fe-S cluster cofactors reside in mitochondria, including aconitase [4Fe-4S] and ferredoxin [2Fe-2S]. We found that mitochondria isolated from wild-type yeast contain a pool of apoaconitase and machinery capable of forming new clusters and inserting them into this endogenous apoprotein pool. These observations allowed us to develop assays to assess the role of nucleotides (GTP and ATP) in cluster biogenesis in mitochondria. We show that Fe-S cluster biogenesis in isolated mitochondria is enhanced by the addition of GTP and ATP. Hydrolysis of both GTP and ATP is necessary, and the addition of ATP cannot circumvent processes that require GTP hydrolysis. Both in vivo and in vitro experiments suggest that GTP must enter into the matrix to exert its effects on cluster biogenesis. Upon import into isolated mitochondria, purified apoferredoxin can also be used as a substrate by the Fe-S cluster machinery in a GTP-dependent manner. GTP is likely required for a common step involved in the cluster biogenesis of aconitase and ferredoxin. To our knowledge this is the first report demonstrating a role of GTP in mitochondrial Fe-S cluster biogenesis.