Abstrak
Ferredoksin menyalurkan elektron untuk menggerakkan banyak transformasi biokimia yang menantang, termasuk fiksasi nitrogen yang dikatalisis oleh enzim. Kami baru-baru ini menunjukkan dua ferredoksin yang berbeda, FdC dan FdN, sangat penting untuk fiksasi nitrogen yang dimediasi oleh nitrogenase besi pada Rhodobacter capsulatus. Dalam penelitian ini, kami melakukan penyelidikan pada FdC dan FdN untuk menetapkan perbedaan utama mereka dalam hal spesifisitas, struktur, dan sifat elektronik. Studi komplementasi in vivo dari kedua gen yang mengkode FdC (fdxC) dan FdN (fdxN), ke dalam galur penghapusan ∆fdxC dan ∆fdxN R. capsulatus dalam kondisi fiksasi N2, menunjukkan bahwa ekspresi fdxN berbasis plasmid memulihkan pertumbuhan diazotrofik dan aktivitas Fe-nitrogenase pada galur ∆fdxC dan ∆fdxN, sedangkan ekspresi fdxC berbasis plasmid hanya dapat melengkapi galur ∆fdxC. Analisis spektroskopi FdC dan FdN menggunakan spektroskopi resonansi paramagnetik elektron mengungkapkan perbedaan besar dalam fitur elektronik FdC dan FdN. Perbedaan ini disertai dengan perbedaan struktural yang besar antara FdC dan FdN, yang dinilai oleh struktur kristalografi FdC dan model AlphaFold FdN. Kami melaporkan fitur baru dalam struktur FdC, dalam hal struktur sekunder dan jaringan ikatan hidrogen, dibandingkan dengan struktur ferredoksin kluster [Fe2S2] lainnya. Secara keseluruhan, kami mengeksplorasi sifat biofisik yang memengaruhi spesifisitas ferredoksin, sekaligus memberikan wawasan baru tentang sifat ferredoksin yang penting untuk fiksasi N2.