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Abstract：
Escherichia coli NADPH-dependent assimilatory sulfite reductase is responsible for fixing sulfur for incorporation into sulfur-containing biomolecules. The oxidoreductase is composed of two subunits, an NADPH, FMN, and FAD-binding diflavin reductase and an iron siroheme and Fe4S4-containing oxidase. How they interact has been an unknown for over 50 years because the complex is highly flexible, thus has been intransigent for traditional X-ray or cryo-EM structural analysis. Using a combination of the chameleon plunging system with a fluorinated lipid we overcame the challenge of preserving the minimal dimer between the subunits for high-resolution cryo-EM analysis. Here, we report the first structure of the complex between the reductase and oxidase, revealing how they interact in a minimal interface. Further, we determined the structural elements that discriminate between the pairing of a siroheme-containing oxidase with a diflavin reductase or a ferredoxin partner to channel the six electrons that reduce sulfite to sulfide.
摘要：
大肠杆菌NADPH依赖性同化亚硫酸盐还原酶负责固定硫以掺入含硫生物分子中。氧化还原酶由两个亚基组成，NADPH,FMN,和FAD结合二黄素还原酶和铁血红素和含Fe4S4的氧化酶。50多年来，它们如何相互作用一直是未知的，因为复合体高度灵活，因此，对于传统的X射线或低温EM结构分析一直是顽固的。使用变色龙插入系统与氟化脂质的组合，我们克服了在亚基之间保留最小二聚体以进行高分辨率低温EM分析的挑战。这里,我们报告了还原酶和氧化酶之间的复合物的第一个结构，揭示它们如何在最小的界面中交互。Further,我们确定了区分含siroheme的氧化酶与二黄素还原酶或铁氧还蛋白伴侣配对的结构要素，以引导将亚硫酸盐还原为硫化物的六个电子。
■硫是生命的重要组成部分之一。硫以许多氧化还原态存在，但只有一种可以掺入生物质-S2-（硫化物）中。在大肠杆菌中，一种叫做亚硫酸盐还原酶的蛋白质酶使亚硫酸盐减少6个电子，生成硫化物。典型的电子转移反应一次移动一个或两个电子，所以这种化学反应是独一无二的。要做到这一点，大肠杆菌使用具有独特辅酶的两种蛋白质复合物。迄今为止,亚基是如何相互作用的，所以辅酶可以转移电子仍然是一个谜，因为复合物是结构动态的，因此难以用传统方法进行分析。这项研究首次显示了执行这种独特化学的酶复合物的结构。
■硫是生命的重要组成部分之一。硫以许多氧化还原态存在，但只有一种可以掺入生物质-S2-（硫化物）中。在大肠杆菌中，一种叫做亚硫酸盐还原酶的蛋白质酶使亚硫酸盐减少6个电子，生成硫化物。典型的电子转移反应一次移动一个或两个电子，所以这种化学反应是独一无二的。要做到这一点，大肠杆菌使用具有独特辅酶的两种蛋白质复合物。迄今为止,亚基是如何相互作用的，所以辅酶可以转移电子仍然是一个谜，因为复合物是结构动态的，因此难以用传统方法进行分析。这项研究首次显示了执行这种独特化学的酶复合物的结构。
