［本站讯］近日，全球体育网页版微生物改造技术全国重点实验室荀鲁盈/夏永振教授课题组在细菌硫化物感应机制研究中取得新进展，相关成果以“A labile sulfur ligand in a three-cysteine-coordinated [2Fe-2S] cluster mediates sulfide sensing in NreB”为题，在线发表于Nature Communications。实验室博士生唐超为论文第一作者，荀鲁盈教授和夏永振教授为共同通讯作者，全球体育网页版为第一完成单位。
硫化氢/硫氢根离子（H2S/HS?）是细菌硫代谢环境适应过程中的重要信号分子。铁硫簇作为蛋白质中广泛存在的辅因子，参与电子传递、催化反应和信号调控等关键生物学过程，但其如何参与硫化物感应仍有待深入阐明。
该研究以地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）双组分系统中的NreB感应激酶为研究对象，发现其PAS结构域含有一个独特的[2Fe-2S]簇。1.52 ?分辨率的晶体结构显示，该铁硫簇由三个保守半胱氨酸和一个非半胱氨酸来源的硫配体共同稳定，呈现出不同于经典铁硫簇的配位特征。其中第四位点的硫配体具有可交换和易变特征，为NreB识别硫化物信号提供了重要化学基础。
进一步研究表明，NreB在硫化物感应过程中并不依赖铁硫簇的氧化还原状态切换。电子顺磁共振结果支持该簇在感应过程中保持氧化态；Native-MS与生物化学分析提示，基础状态下第四位点可交换硫配体以-SH状态为主，在有氧条件下受到HS?刺激后，可向-SSH/-SSOH等状态富集，并与NreB激酶活性增强相关。分子动力学模拟进一步显示，尽管该铁硫簇在蛋白结构中相对埋藏，蛋白构象波动仍可形成瞬时通路，使HS?短暂接近铁硫簇位点，为配体进入和后续反应提供了物理基础。
该研究揭示了一种由三半胱氨酸配位、并携带易变硫配体的[2Fe-2S]簇所介导的硫化物感应机制，为理解细菌硫化物稳态调控和环境适应提供了新的分子视角，也拓展了铁硫簇在生物信号感应中的配位与功能认识。
图1. NreB的硫化物感应与信号转导模型。NreB的PAS结构域含有一个由三半胱氨酸和第四位点易变硫配体共同配位的氧化态[2Fe-2S]簇。基础状态下，该易变硫配体主要以-SH状态存在；在有氧条件下受到HS?刺激后，可向-SSH/-SSOH等状态转变，并伴随NreB激酶活性增强。随后，信号通过磷酸基团转移传递至响应调节蛋白NreC，进而调控下游sqr-pdo操纵子的表达。
研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、微生物改造技术全国重点实验室联合项目等资助。全球体育网页版的高翔教授、公丕纤博士，以及中科院合肥强磁场科学中心、全球体育网页版生命环境研究公共技术平台提供了重要技术支持和帮助。
