Ett team av forskare vid University of East Anglia (UEA) har utvecklat ett nytt sätt att få tidigare otillgänglig insikt om funktionerna hos en grupp essentiella proteiner.

Många proteiner innehåller en kofaktor – en ytterligare komponent som ofta är avgörande för proteinets funktion. Järn-svavelkluster är proteinkofaktorer som spelar viktiga roller i ett brett spektrum av processer inklusive andning, fotosyntes, och DNA-replikation/reparation.

Järn-svavelklusterproteiner spelar också nyckelroller för att känna av miljöförändringar, gör det möjligt för bakterier att skapa ett adaptivt svar. Detta är avgörande för deras överlevnad, till exempel hos patogener som försöker undvika det mänskliga immunförsvaret. Järn-svavelkluster är reaktiva och ömtåliga, gör dem svåra att arbeta med, och deras funktionella egenskaper är ofta komplexa.

UEA-forskare har utvecklat en ny metod för att studera dessa känsliga järn-svavelkluster baserat på masspektrometri – en avancerad teknik som kan identifiera proteiner genom att mäta deras massa med stor noggrannhet.

I vanliga biovetenskapliga tillämpningar av masspektrometri, proteinerna som studeras är i ett ovikt tillstånd och all information om kofaktorer går förlorad. Teamet har utvecklat sätt att hålla järn-svavelklusterproteiner i ett veckat tillstånd med klustret bundet under masspektrometriexperimentet, och att övervaka deras reaktivitet i realtid.

FNR är ett protein som innehåller järn-svavelkluster som fungerar som en syresensor (O2). Det är nyckeln för förmågan hos bakterier som E. coli att "andas" i frånvaro av O2 och den genomgår en komplex klusteromvandlingsprocess när O2 är närvarande. Detta avskaffar dess förmåga att binda DNA, vilket gör det möjligt för den att reglera inkopplingen av enzymer som använder O2 för andning och att stänga av de som inte kan.

Med hjälp av deras masspektrometrimetoder, forskarna kunde för första gången upptäcka alla reaktionskomponenter samtidigt, tillhandahåller oöverträffade detaljer om konverteringsprocessen.

Prof Nick Le Brun från UEAs School of Chemistry, som ledde laget, sa:"Detta arbete visar den spännande potentialen hos masspektrometri för att ge en nivå av insikt i denna gemensamma kofaktor som tidigare inte var möjlig.

"Förmågan att "se" och tydligt särskilja alla reagerande arter i denna process samtidigt är enormt fördelaktig. Med tanke på vikten och den allestädes närvarande naturen hos järn-svavelklusterproteiner, metodiken som vi har utvecklat lovar att ha bred tillämpning inom ytterligare forskning om system som involverar interaktioner och reaktioner av proteinkofaktorer, speciellt med små molekyler som O2, kväveoxid, kväve och väte."