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目的：
为研究大肠杆菌和人类IscA蛋白在体内的铁结合活性以及在铁硫簇合成过程中发挥的作用，在大肠杆菌体内诱导表达目的蛋白，在M9培养基中添加和不添加外源铁，纯化后比较两者铁结合情况；并且在有氧和无氧条件下比较大肠杆菌IscA铁结合活性和铁硫簇合成的差异，从而较全面地阐述大肠杆菌和人类IscA的生理功能。
方法：
1．大肠杆菌IscA蛋白铁结合活性和铁硫簇合成的研究
1)大肠杆菌IscA体内铁结合活性
将构建好的pET28b-E.coliIscA、pET28b-E.coliIscU、pET28b-E.coliSufA、pET28b-E.coliCyay表达质粒转入大肠杆菌BL21菌株中，在添加和不添加外源铁的M9培养基中用IPTG分别诱导表达蛋白。通过镍柱亲和层析纯化目的蛋白并用紫外分光光度计全波长扫描蛋白样品，比较铁结合情况。为进一步证明大肠杆菌IscA体内结合铁活力，不同浓度外源铁添加入M9培养基中，用EPR方法检测细胞内自由铁的相对浓度，并在同样实验条件下测定体内表达的IscA的铁结合含量。
2)氧化还原条件对大肠杆菌IscA体内外结合铁活性的影响在无氧和有氧条件下，分别在添加有2μM外源铁的M9培养基中表达和纯化大肠杆菌IscA和SufA，比较有氧和无氧时体内铁结合含量差异。利用纯化的无铁IscA在无氧和有氧条件下体外与铁进行结合，比较差异。并进一步阐明在氧化和还原状态下IscA铁结合活性的差异。
3)大肠杆菌IscA在体外有氧和无氧条件对铁硫簇合成的不同作用分别在无氧或者有氧条件下，用游离二价铁或者结合到IscA上的重组铁，在IscS、IscU、L-半胱氨酸存在的体系中孵育，并用紫外分光光度计扫描反应体系，监测IscU上的铁硫簇的体外组合情况。
2．人IscA蛋白铁结合活性和铁硫簇合成的研究
1)人IscA在大肠杆菌体内铁结合活性
将构建好的pET28b-hIscA1、pET28b-humanFrataxin转入大肠杆菌BL21菌株中，在添加或者不添加外源铁的M9培养基中用IPTG分别诱导表达蛋白。利用上述研究大肠杆菌IscA体内铁结合活性一样的方法，分别比较其体内铁结合活性。
2)人IscA对大肠杆菌体内外铁硫簇合成的替代作用用含有饱和铁的人IscA蛋白和大肠杆菌IscS、IscU和L-半胱氨酸同时孵育，并用紫外分光光度计扫描反应体系，监测IscU上的铁硫簇的体外组合情况。另外将构建好的pBAD-hIscA1质粒转入大肠杆菌IscA-/SufA-基因双敲除菌株中，用低浓度L-阿拉伯糖诱导，观察菌株生长状态。
结果：
1．大肠杆菌IscA蛋白铁结合活性和铁硫簇合成的研究
1)大肠杆菌IscA体内铁结合活性在不加铁的M9培养基表达纯化出来的大肠杆菌IscA和同源蛋白SufA含有数量可忽略不计的铁；在添加有外源铁的培养基中表达纯化出来的大肠杆菌IscA和SufA在315nm处有一个较高的特异性吸收峰，表明结合了相当数量的铁；但是在同样实验条件下，大肠杆菌IscU、Cyay不能结合铁。在添加不同铁浓度的M9培养基中纯化出来的IscA在315nm处的铁结合峰的高度呈现饱和滴定曲线，和细胞内自由铁含量滴定曲线相一致。
2)氧化还原条件对大肠杆菌IscA体内外结合铁活性的影响在无氧条件下，IscA体内外结合铁的活性都显著下降。对IscA的研究进一步发现，二价铁只有被氧化成三价铁才能结合IscA，而和IscA结合的三价铁被还原成二价铁后与IscA分离。
3)大肠杆菌IscA在体外有氧和无氧条件对铁硫簇合成的不同作用游离二价铁暴露在空气中3h即被完全氧化成三价铁，并生成氢氧化三铁沉淀，不能参与体外铁硫簇的合成。而与IscA结合的铁能够在同样条件下稳定存在并提供给铁硫簇合成。无氧条件下两者无明显差别。
2．人IscA蛋白铁结合活性和铁硫簇合成的研究
1)人IscA在大肠杆菌体内铁结合活性同大肠杆菌IscA类似，在不加铁的M9培养基表达纯化出来的人IscA含有极微量的铁；在添加有外源铁的培养基中表达纯化出来的人IscA在315nm处有一个较高的特异性铁结合峰。
2)人IscA对大肠杆菌体内外铁硫簇合成的替代作用结合铁的人IscA在体外可以为大肠杆菌铁硫簇合成系统提供铁并合成铁硫簇。而且人IscA基因的导入和诱导表达，可以使原本不能在M9培养基上存活的大肠杆菌IscA-/SufA-基因双敲除菌株恢复缓慢生长。
结论：
通过本课题，我们论证了大肠杆菌IscA有氧条件下在体内具有铁结合活性。但是在无氧条件下活性显著下降，对铁硫簇的合成不是必需的。提示大肠杆菌IscA在有氧条件下可以募集细胞内游离铁，保护和阻止其氧化，并提供铁参与铁硫簇的合成。另外初步阐述了人IscA蛋白在大肠杆菌体内结的铁结合活性，证明其可以替代大肠杆菌IscA的功能，为进一步阐明人IscA在人体细胞中的生理功能和研究其在相关疾病中的发病机制奠定基础。