Les centres Fe-S sont des cofacteurs protéiques essentiels à la vie. Ils résultent de l’assemblage entre des ions ferreux et/ou ferriques et des ions sulfure. Présents au sein des protéines, ils sont impliqués dans de nombreux processus cellulaires essentiels. Il est proposé depuis longtemps dans le domaine de l’assemblage des centres Fe-S que dans une atmosphère sans oxygène, riche en fer et en soufre les Fe-S se formaient de façon spontanée. Avec l’apparition d’une forte concentration en oxygène sur Terre, il y a 2,4 milliards d’année, les mécanismes de formation des centres Fe-S ont changé, notamment à cause de l’oxydation de fer biodisponible et de la présence d’espèce réactives de l’oxygène. Ainsi, les organismes se sont adaptés en élaborant des systèmes protéiques spécifiques pour la biosynthèse des centres Fe-S (NIF, ISC et SUF), permettant aux centres Fe-S d’être synthétisés de façon contrôlée.
Cependant, une étude récente propose un scénario différent. Des équipes de chercheurs de l’Institut Pasteur (Frédéric Barras et Simonetta Gribaldo) et de notre laboratoire (Sandrine Ollagnier de Choudens), ont alliés leurs expertises pour étudier l’histoire évolutive des machineries de biogenèse des centres Fe-S. Par une approche de génomique, en analysant plus de 10 000 génomes, les chercheurs de l’institut Pasteur ont identifié deux nouvelles machineries nommées MIS et SMS, présentes chez de nombreux procaryotes et datant du dernier ancêtre commun universel (last universal common ancestor LUCA). Le LCBM (équipe BioCat) a caractérisé au niveau moléculaire par des approches de biochimie l’une de ces deux machineries (SMS), démontrant qu’il s’agit bien d’un système impliqué dans l’assemblage des centres Fe-S. Très anciennes, ces machineries MIS et SMS ont ensuite évoluées chez les bactéries pour donner naissance aux trois machineries NIF, ISC et SUF.
Ce travail montre que les machineries d’assemblage des centres Fe-S ne sont pas apparues avec l’oxygénation sur la Terre mais bien avant, et ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension des tous premiers métabolismes en lien avec l’origine de la vie.