​Les centres Fe-S résultent de l’assemblage entre des ions ferreux et/ou ferriques et des ions sulfure. Ils sont présents au sein des protéines et sont impliqués dans de nombreux processus cellulaires essentiels. Il est proposé depuis longtemps que l’assemblage des centres Fe-S se forme de façon spontanée dans une atmosphère sans oxygène, riche en fer et en soufre. Puis, il y a 2,4 milliards d’année, les mécanismes de formation des centres Fe-S ont changé du fait de l’apparition d’une forte concentration en oxygène sur Terre, notamment à cause de l’oxydation de fer biodisponible et de la présence d’espèces réactives de l’oxygène. Ainsi, les organismes se seraient adaptés en élaborant des systèmes protéiques spécifiques   (NIF, ISC et SUF) pour contrôler la biosynthèse des centres Fe-S.

Cependant, une étude récente des équipes de l'Irig [collaboration] propose un scénario différent concernant cette histoire évolutive des machineries de biogenèse des centres Fe-S. Les chercheurs ont analysé plus de 10 000 génomes par une approche de génomique. Ils ont ainsi identifié deux nouvelles machineries MIS et SMS, présentes chez de nombreux procaryotes, et qui datent du dernier ancêtre commun universel (last universal common ancestor LUCA). Les scientifiques ont alors caractérisé la machineries SMS au niveau moléculaire par des approches de biochimie, pour montrer que ce système est effectivement impliqué dans l’assemblage des centres Fe-S. Très anciennes, les machineries MIS et SMS ont ensuite évoluées chez les bactéries pour donner naissance aux trois machineries NIF, ISC et SUF.

Ces travaux montrent comment les machineries d’assemblage des centres Fe-S sont apparues bien avant l’oxygénation sur Terre. Ils ouvrent de nouvelles perspectives pour la compréhension des tous premiers métabolismes en lien avec l’origine de la vie.

Figure : Scénario pour l’origine et évolution des machineries de biogenèse des clusters Fer-Soufre avec reconstruction des systèmes ancestraux et des principaux événements évolutifs. Credit CEA​

Collaboration : Institut Pasteur et laboratoire Irig-LCBM