
Eisen-Schwefel-Cluster sind Molekülverbände aus Eisen und Sulfid . Sie werden meist im Zusammenhang mit der biologischen Rolle von Eisen-Schwefel-Proteinen diskutiert , die weit verbreitet sind. [ 2 ] Viele Fe-S-Cluster sind aus der Organometallchemie bekannt und dienen als Vorstufen für synthetische Analoga der biologischen Cluster. Es wird angenommen, dass der letzte gemeinsame Vorfahre aller Lebewesen viele Eisen-Schwefel-Cluster besaß. [ 3 ]
In der Biologie
Eisen-Schwefel-Cluster kommen in vielen biologischen Systemen vor, oft als Bestandteile von Elektronentransferproteinen . Die Ferredoxin- Proteine sind die häufigsten Fe-S-Proteine in der Natur. Sie besitzen entweder 2Fe-2S- oder 4Fe-4S-Zentren. Sie kommen in allen Lebensbereichen vor. [ 4 ]
Fe–S-Cluster lassen sich anhand ihrer Fe:S-Stöchiometrie in [2Fe–2S], [4Fe–3S], [3Fe–4S] und [4Fe–4S] einteilen. [ 5 ] Die [4Fe–4S]-Cluster kommen in zwei Formen vor: als normale Ferredoxine und als Eisenproteine mit hohem Potenzial (HiPIP). Beide weisen eine kubische Struktur auf, nutzen jedoch unterschiedliche Oxidationsstufen . Sie sind in allen Lebensformen zu finden. [ 6 ]
Das relevante Redoxpaar in allen Fe–S-Proteinen ist Fe(II)/Fe(III). [ 6 ]
Im Labor wurden zahlreiche Cluster der Formel [Fe₄S₄(SR)₄]²⁻ synthetisiert , die für viele verschiedene R - Substituenten und Kationen bekannt sind. Auch Variationen wie die unvollständigen Cubane [Fe₃S₄ ( SR) ₃ ] ³⁻ wurden hergestellt . [ 7 ]
Synthetische Fe–S-Cluster

Synthetische Fe–S-Cluster sind im Labor hergestellte Koordinationsverbindungen oder -ketten, die häufig so konzipiert sind, dass sie die strukturellen, elektronischen oder chemischen Eigenschaften biologischer Fe–S-Cluster nachahmen.
Das 1858 beschriebene schwarze Anion von Roussin , [Fe₄S₃ ( NO) ₇ ] ⁻, ist der erste synthetische Fe-S-Cluster. [ 8 ] Es besitzt die Geometrie eines unvollständigen kubanartigen Clusters mit C₃v - Symmetrie . Die dunkle Farbe des Komplexes wird auf zahlreiche Ladungstransfer- Wechselwirkungen zurückgeführt. [ 9 ] Seit den 1970er Jahren wurden viele weitere Fe-S-Cluster beschrieben. [ 10 ] [ 11 ] Eine Schlüsseleigenschaft von Fe-S-Clustern ist ihre Redoxfähigkeit.
Organometallische Cluster
Zu den metallorganischen Fe–S - Clustern gehören die Sulfidocarbonyle mit den Formeln Fe₂S₂ ( CO) ₆ , H₂Fe₃S (CO) ₉ und Fe₃S₂ ( CO) ₉ . Es sind auch Verbindungen bekannt , die Cyclopentadienylliganden enthalten , wie z . B. ( C₅H₅ ) ₄Fe₄S₄ . [ 12 ]

Anorganische Materialien

In Modellen und künstlichen Proteinen
Es ist möglich, Fe-S-Cluster in Maquetten (kleinere, minimale, funktionelle Proteine, die aus biologischen Proteinen entwickelt wurden) und künstliche Proteine, oft als MAPs abgekürzt, einzubauen. Die ersten Beispiele für Fe-S-MAPs entstanden Anfang der 1970er Jahre als Mittel zur Nachahmung natürlich vorkommender eisenhaltiger Proteine wie Rubredoxine . Diese enthielten [Fe(S-Cys) ₄ ]-Motive. [ 10 ] Weitere Forschungen zu [4Fe-4S]-MAPs führten zur Entwicklung von Ambidoxinen: De-novo- Maquetten, die aus 12 Aminosäuren mit der Sequenz X-Cys-X₂-Cys-X₂-Cys-X₂-Cys-X (X = Arg, Lys) bestehen und Hunderte von Redoxzyklen erfolgreich durchlaufen können. Allerdings sind Fe-S-MAPs durch ihre geringere Löslichkeit und den exponierten Fe-S-Clusterkern, der anfällig für den Abbau durch Lösungsmittel ist, eingeschränkt. [ 10 ] [ 11 ] [ 13 ]
Siehe auch
Referenzen
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