
Transition Metals in Catalysis: The Functional Relationship of Fe-S Clusters and Molybdenum or Tungsten Cofactor-Containing Enzyme Systems
Eisen-Schwefel-Zentren (FeS) sind wesentliche Protein-Cofaktoren in allen Formen des Lebens. Sie sind an vielen wichtigen biologischen Prozessen beteiligt.
Insbesondere dienen Fe-S-Zentren nicht nur als Enzym-Cofaktoren bei der Katalyse und dem Elektronentransfer, sondern sind auch für die Biosynthese komplexer metallhaltiger Cofaktoren unerlässlich. Zu diesen Cofaktoren gehören die Molybdän- (Moco) und Wolfram- (Wco) Cofaktoren. Sowohl die Moco/Wco-Biosynthese als auch der Aufbau von Fe-S-Clustern sind in allen Reichen des Lebens hoch konserviert.
Nach der Bildung werden die Fe-S-Cluster auf Trägerproteine übertragen, die sie in die Apo-Proteine des Empfängers einbauen. Moco/Wco-Cofaktoren bestehen aus einer trizyklischen Pterinverbindung, bei der das Metall an seine einzigartige Dithiolengruppe koordiniert ist.
Die Biosynthese von Moco/Wco beginnt mit einem von Fe-S-Clustern abhängigen Schritt, an dem die Radikal/S-Adenosylmethionin (SAM)-Chemie beteiligt ist. Der derzeitige Mangel an Wissen über die Zusammenhänge des Aufbaus/der Biosynthese komplexer metallhaltiger Cofaktoren ist auf die schiere Komplexität ihrer Synthese zurückzuführen, sowohl was die (genetische) Regulierung als auch den (chemischen) Aufbau der Metallzentren betrifft.
Studien über diese Metallkofaktoren/kofaktorhaltigen Enzyme sind wichtig für das Verständnis grundlegender zellulärer Prozesse. Sie werden auch einen umfassenden Einblick in die komplexe Biosynthese und den katalytischen Mechanismus von Metalloenzymen geben, die metallbedingten menschlichen Krankheiten zugrunde liegen.