NIFタイプの鉄硫黄クラスターアセンブリシステムは、Mastigamoeba Balamuthiのミトコンドリアとサイトゾルで複製および分布しています

ほとんどの真核生物では、ミトコンドリオンは鉄硫黄（FES）クラスターの形成の主要なオルガネラです。この機能は、ミトコンドリアのα-プロテオバクテリアの祖先から継承された鉄硫黄クラスターアセンブリ機械を介して媒介されます。病原性エンタモーバヒストラティカや自由生活のマスティガモエババランチを含むアルカモエバでは、複雑な鉄硫黄クラスター機械が2つの成分（システインデスルフラーゼ）とニフー（スカッフルタインタイン）の2つの成分で構成されるεプロテオバクテリア窒素固定（NIF）システムに置き換えられています。）。しかし、NIFシステムの細胞局在化とアルカモーバルFESアセンブリにおけるミトコンドリアの関与は議論の余地があります。ここでは、両方のNIF成分の遺伝子がM. balamuthiゲノム内で複製されていることを示します。各タンパク質の1つのパラログには、タンパク質をミトコンドリア（NIFS-MおよびNIFU-M）に標的とするアミノ末端拡張が含まれており、2番目のパラログにはターゲティングシグナルがあり、それによってNIF機構（NIFS-CおよびNIFUの細胞質型が反映されています。-c）。NIFシステムのデュアル局在は、Mastigamoebaサイトゾルとミトコンドリアの検出可能なヒドロゲナーゼ活性を含む、両方の細胞コンパートメントにFESタンパク質の存在に対応しています。対照的に、E。histolyticaはそれぞれNIFとNIFUをコードする単一の遺伝子のみを所有しており、その還元されたミトコンドリアにNIF機構の存在の証拠はありません。したがって、M。balamuthiは、そのFESクラスター形成が2つの細胞コンパートメントに存在する2つの最も可能性の高いNIF機械によって媒介されるという点で、真核生物の中でユニークです。

In most eukaryotes, the mitochondrion is the main organelle for the formation of iron-sulfur (FeS) clusters. This function is mediated through the iron-sulfur cluster assembly machinery, which was inherited from the α-proteobacterial ancestor of mitochondria. In Archamoebae, including pathogenic Entamoeba histolytica and free-living Mastigamoeba balamuthi, the complex iron-sulfur cluster machinery has been replaced by an ε-proteobacterial nitrogen fixation (NIF) system consisting of two components: NifS (cysteine desulfurase) and NifU (scaffold protein). However, the cellular localization of the NIF system and the involvement of mitochondria in archamoebal FeS assembly are controversial. Here, we show that the genes for both NIF components are duplicated within the M. balamuthi genome. One paralog of each protein contains an amino-terminal extension that targets proteins to mitochondria (NifS-M and NifU-M), and the second paralog lacks a targeting signal, thereby reflecting the cytosolic form of the NIF machinery (NifS-C and NifU-C). The dual localization of the NIF system corresponds to the presence of FeS proteins in both cellular compartments, including detectable hydrogenase activity in Mastigamoeba cytosol and mitochondria. In contrast, E. histolytica possesses only single genes encoding NifS and NifU, respectively, and there is no evidence for the presence of the NIF machinery in its reduced mitochondria. Thus, M. balamuthi is unique among eukaryotes in that its FeS cluster formation is mediated through two most likely independent NIF machineries present in two cellular compartments.