Mécanisme moléculaire du radical SAM de la protéine NifB , une enzyme clé de cofacteur de maturation de la nitrogénase

La nitrogénase est un acteur majeur du cycle global de l’azote. Elle catalyse la réduction du diazote en ammoniac à température et pression ambiante. Son site actif, aussi appelé FeMo-cofactor, correspond à un centre organométallique [MoFe7S9C-(R)-homocitrate] dont la biosynthèse et l’insertion nécessitent l’action d’une douzaine de protéines accessoires regroupées dans la machinerie d’assemblage NIF (pour NItrogen Fixation). Parmi ces dernières, la protéine NifB est essentielle puisqu’elle va permettre l’insertion d’un ion carbure ainsi que la fusion de deux centres [Fe4S4] pour former un précurseur [Fe84S9C] appelé NifB-co.
Les chercheurs du groupe Metalloprotéines ont déterminé la structure cristalline de la protéine NifB issue de l’organisme Methanotrix thermoacetophila à 1.95 Å de résolution, dans un état latent en attente de l’insertion d’un des deux centres [Fe4S4] substrat. Cette structure, longtemps espérée, a révélé un mode de fixation unique pour le premier centre [Fe4S4] substrat, impliquant deux résidus de cystéine ainsi que d’une histidine et d’un glutamate. Une boucle portant deux résidus conservés est insérée dans la cavité du site actif, probablement pour protéger les centres [Fe4S4] déjà présents et pour ordonner la séquence des évènements, notamment en contrôlant la double réactivité de la SAM et en empêchant le déclenchement de la réaction radicalaire avant que le second substrat ne soit présent.

Structural insights into the mechanism of the radical SAM carbide synthase NifB, a key nitrogenase cofactor maturating enzyme. Sosa Fajardo A, Legrand P, Payá-Tormo L, Martin L, Pellicer Martinez MT, Echavarri-Erasun C, Vernède X, Rubio LM, Nicolet Y. J Am Chem Soc. 2020 May 30 ;142(25):11006-11012.
doi : 10.1021/jacs.0c02243.

Contact : Yvain Nicolet, chercheur CEA de l’IBS (Groupe Métalloprotéines)