En introduction de cette série de cours sur les clusters métalliques en biologie sont présentées les différentes familles de centres métalliques naturels. Ces derniers peuvent être constitués d’un ou de plusieurs ions métalliques, complétés parfois par des ligands exogènes (porphyrines, molybdoptérine, cyanure, etc.) et fixés par un ou plusieurs liens de coordination avec des acides aminés de la chaîne polypeptidique. Les centres polynucléaires peuvent contenir un seul ou plusieurs types de métaux.Les métaux les plus utilisés sont le fer et le zinc mais la nature exploite aussi des métaux moins abondants comme le molybdène et le cobalt.
Le premier cours s’intéresse plus particulièrement à la grande famille des clusters fer-soufre, qui résultent d’un assemblage organisé d’atomes de fer et d’atomes de soufre, le plus souvent attachés à la protéine par des liaisons avec des cystéines de la chaîne polypeptidique. Ces clusters jouent des rôles majeurs dans le métabolisme cellulaire chez tous les organismes vivants : (i) transfert d’électrons (respiration, photosynthèse, etc.) ; (ii) catalyse acide (aconitase) ; (iii) catalyse rédox (réductolyse de la S-adénosylméthionine) ; (iv) régulation de l’expression des gènes (facteurs de transcription et de traduction). Ces différents aspects fonctionnels sont brièvement discutés.
La seconde partie du cours pose la question de la biosynthèse de ces clusters. En effet, les atomes de fer et de soufre ne s’assemblent pas spontanément dans la protéine hôte et la mise en place du site métallique dépend de l’action de machineries protéiques biosynthétiques d’une très grande complexité, identifiées et étudiées depuis peu de temps. Les deux grandes familles de machineries de biosynthèse des clusters fer-soufre, ISC et SUF, sont présentées, du point de vue de leur structure, de leur fonction et de leur régulation.
