Structure of the ATP-driven methyl-coenzyme M reductase activation complex
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Abstract Methyl-coenzyme M reductase (MCR) is the enzyme responsible for nearly all biologically generated methane1. Its active site comprises coenzyme F430, a porphyrin-based cofactor with a central nickel ion that is active exclusively in the Ni(I) state2,3. How methanogenic archaea perform the reductive activation of F430 represents a major gap in our understanding of one of the most ancient bioenergetic systems in nature. Here we purified and characterized the MCR activation complex from Methanococcus maripaludis. McrC, a small subunit encoded in the mcr operon, co-purifies with the methanogenic marker proteins Mmp7, Mmp17, Mmp3 and the A2 component. We demonstrated that this complex can activate MCR in vitro in a strictly ATP-dependent manner, enabling the formation of methane. In addition, we determined the cryo-electron microscopy structure of the MCR activation complex exhibiting different functional states with local resolutions reaching 1.8–2.1 Å. Our data revealed three complex iron–sulfur clusters that formed an electron transfer pathway towards F430. Topology and electron paramagnetic resonance spectroscopy analyses indicate that these clusters are similar to the [8Fe-9S-C] cluster, a maturation intermediate of the catalytic cofactor in nitrogenase. Altogether, our findings offer insights into the activation mechanism of MCR and prospects on the early evolution of nitrogenase.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Structure of the ATP-driven methyl-coenzyme M reductase activation complex
- Date Crossref
- 16/04/2025
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Philipps University of Marburg pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Loewe Center for Synthetic Microbiology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Technische Universität Berlin pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Aalto University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Helmholtz Munich pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Helmholtz Centre for Environmental Research pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Potsdam Institute of Chemistry pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Philipps-University Marburg Center for Synthetic Microbiology (SYNMIKRO) pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute of Chemistry pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Department of Environmental Biotechnology pays non établi dans la noticeInstitution
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