FeMoco

Le cofacteur FeMo est un cluster de composition Fe₇MoS₉C. Ce grand cluster peut être considéré comme composé d'une unité Fe₄S₃ (dérivée du sulfure de fer(III) Fe₂S₃) et d'une unité MoFe₃S₃. Les deux unités sont liées par trois ligands sulfure pontants. Un atome de fer est lié à l'apoprotéine par un résidu de cystéine. Il est également lié à trois ligands sulfure, d'où une géométrie moléculaire tétraédrique. Les six centres fer supplémentaires dans le cluster sont chacun liés à trois ligands sulfure et définissent une géométrie prismatique trigonale autour d'un carbure central. L'atome de molybdène est lié à trois ligands sulfure et à la protéine par le groupe imidazole d'un résidu d'histidine. Un cofacteur d'homocitrate bidentate est également lié à l'atome de molybdène, ce qui conduit à une géométrie octaédrique^[1]. L'analyse cristallographique de la protéine MoFe avait permis de proposer une géométrie pour le FeMoco, qui a été confirmée par des études EXAFS^[2],[3]. La longueur des liaisons Fe–S, Fe–Fe et Fe–Mo a été déterminée à 232 pm, 264 pm et 273 pm respectivement^[3].

D'après l'analyse par résonance paramagnétique électronique (RPE), l'état de spin du cofacteur FeMo au repos est de S = ³⁄₂. Lors d'une réduction par un électron, le cofacteur devient silencieux par RPE. Comprendre le processus dans lequel un électron est transféré dans l'adduit protéique permet d'affiner le modèle cinétique du cofacteur FeMo^[4]. Les calculs par théorie de la fonctionnelle de la densité suggèrent que les états d'oxydation formels sont Mo^IV-2Fe^II-5Fe^III-C⁴⁻-H⁺, tandis que les états d'oxydation réels n'ont pas été confirmés expérimentalement^[5].

La biosynthèse du FeMoco est un processus compliqué qui nécessite plusieurs produits des gènes Nif (en), en particulier ceux de nifS, nifQ, nifB, nifE, nifN, nifV, nifH, nifD et nifK, exprimés sous forme des protéines NifS, NifU, etc. On pense que l'assemblage du FeMoco est amorcée par NifS et NifU qui mobilisent le fer et le sulfure en petits fragments Fe–S. Ces fragments sont transférés sur l'échafaudage NifB et disposés dans un cluster Fe₇MoS₉C avant le transfert vers la protéine NifEN, codée par les gènes nifE et nifN, et réarrangés avant d'être apportés à la protéine MoFe^[6]. Plusieurs autres facteurs contribuent à la biosynthèse. Par exemple, NifV est l'homocitrate synthase qui fournit l'homocitrate au FeMoco. On pense que NifV est impliqué dans le stockage et/ou la mobilisation du molybdène. La protéine Fe est le donneur d'électrons de la protéine MoFe. Ces facteurs biosynthétiques ont été élucidés et caractérisés avec leurs fonctions et séquences exactes, confirmées par des analyses biochimiques, spectroscopiques et structurelles.