Isabelle Meynial-Salles, Charles Gauquelin, Isabelle André, Carole Baffert, David Guieysse, Emilien Etienne, Laurence Girbal, Emma Kamionka, Bruno Guigliarelli, Christophe Léger, Vincent Fourmond, Philippe Soucaille, Pierre Richaud, Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Bioénergétique et Ingénierie des Protéines (BIP ), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie végétale et microbiologie environnementale - UMR7265 (BVME), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Environnement, Bioénergie, Microalgues et Plantes (EBMP), Institut de biologie structurale et microbiologie (IBSM), Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Université Paul Cézanne - Aix-Marseille 3-Université de Provence - Aix-Marseille 1-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), National French EPR network (RENARD) [IR3443], EU [1944-32670], Provence Alpes Cote d'Azur (PACA) [DEB 09-621], ANR-12-BS08-0014,ECCHYMOSE,Etudes d'hydrogénases à Fer par électrochimie: mécanisme et optimisation pour la photoproduction d'hydrogène(2012), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Bioénergie et Microalgues (EBM), Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés ( LISBP ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Bioénergétique et Ingénierie des Protéines ( BIP ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Bioénergie et Microalgues ( EBM ), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) ( BIAM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Aix Marseille Université ( AMU ) -Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Aix Marseille Université ( AMU ) -Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; The role of accessory Fe-S clusters of the F-domain in the catalytic activity of M3-type [FeFe] hydrogenase and the contribution of each of the two Fe-S surface clusters in the intermolecular electron transfer from ferredoxin are both poorly understood. We designed, constructed, produced and spectroscopically, electrochemically and biochemically characterized three mutants of Clostridium acetobutylicum CaHydA hydrogenase with modified Fe-S clusters: two site-directed mutants, HydA_C100A and HydA_C48A missing the FS4C and the FS2 surface Fe-S clusters, respectively, and a HydA_Delta DA mutant that completely lacks the F-domain. Analysis of the mutant enzyme activities clearly demonstrated the importance of accessory clusters in retaining full enzyme activity at potentials around and higher than the equilibrium 2H(+)/H-2 potential but not at the lowest potentials, where all enzymes have a similar turnover rate. Moreover, our results, combined with molecular modelling approaches, indicated that the FS2 cluster is the main gate for electron transfer from reduced ferredoxin.