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タイトルStructures of the human LONP1 protease reveal regulatory steps involved in protease activation.
ジャーナル・号・ページNat Commun, Vol. 12, Issue 1, Page 3239, Year 2021
掲載日2021年5月28日
著者Mia Shin / Edmond R Watson / Albert S Song / Jeffrey T Mindrebo / Scott J Novick / Patrick R Griffin / R Luke Wiseman / Gabriel C Lander /
PubMed 要旨The human mitochondrial AAA+ protein LONP1 is a critical quality control protease involved in regulating diverse aspects of mitochondrial biology including proteostasis, electron transport chain ...The human mitochondrial AAA+ protein LONP1 is a critical quality control protease involved in regulating diverse aspects of mitochondrial biology including proteostasis, electron transport chain activity, and mitochondrial transcription. As such, genetic or aging-associated imbalances in LONP1 activity are implicated in pathologic mitochondrial dysfunction associated with numerous human diseases. Despite this importance, the molecular basis for LONP1-dependent proteolytic activity remains poorly defined. Here, we solved cryo-electron microscopy structures of human LONP1 to reveal the underlying molecular mechanisms governing substrate proteolysis. We show that, like bacterial Lon, human LONP1 adopts both an open and closed spiral staircase orientation dictated by the presence of substrate and nucleotide. Unlike bacterial Lon, human LONP1 contains a second spiral staircase within its ATPase domain that engages substrate as it is translocated toward the proteolytic chamber. Intriguingly, and in contrast to its bacterial ortholog, substrate binding within the central ATPase channel of LONP1 alone is insufficient to induce the activated conformation of the protease domains. To successfully induce the active protease conformation in substrate-bound LONP1, substrate binding within the protease active site is necessary, which we demonstrate by adding bortezomib, a peptidomimetic active site inhibitor of LONP1. These results suggest LONP1 can decouple ATPase and protease activities depending on whether AAA+ or both AAA+ and protease domains bind substrate. Importantly, our structures provide a molecular framework to define the critical importance of LONP1 in regulating mitochondrial proteostasis in health and disease.
リンクNat Commun / PubMed:34050165 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度3.2 - 4.8 Å
構造データ

23013

7krz

EMDB-23013, PDB-7krz:
Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.2 Å

23019

7ksl

EMDB-23019, PDB-7ksl:
Substrate-free human mitochondrial LONP1
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.5 Å

23020

7ksm

EMDB-23020, PDB-7ksm:
Human mitochondrial LONP1 with endogenous substrate
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.2 Å

EMDB-23320:
WalkerB mutant human mitochondrial LONP1 bound to endogenous substrate
手法: EM (単粒子) / 解像度: 4.8 Å

化合物

ChemComp-ATP:
ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / ATP / ATP, エネルギー貯蔵分子*YM / アデノシン三リン酸

ChemComp-MG:
Unknown entry / マグネシウムジカチオン

ChemComp-BO2:
N-[(1R)-1-(DIHYDROXYBORYL)-3-METHYLBUTYL]-N-(PYRAZIN-2-YLCARBONYL)-L-PHENYLALANINAMIDE / ボルテゾミブ / 薬剤, 抗がん剤*YM / ボルテゾミブ

ChemComp-ADP:
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / ADP, エネルギー貯蔵分子*YM / アデノシン二リン酸

由来
  • homo sapiens (ヒト)
  • escherichia coli bl21(de3) (大腸菌)
キーワードHYDROLASE (加水分解酵素) / AAA+ / ATPase (ATPアーゼ) / protease (プロテアーゼ) / mitochondrial (ミトコンドリア) / LONP1 / LON

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万見文献について

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お知らせ

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2022年2月9日: EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

  • EMDBのヘッダファイルのバージョン3が、公式のフォーマットとなりました。
  • これまでは公式だったバージョン1.9は、アーカイブから削除されます。

関連情報:EMDBヘッダ

外部リンク:wwPDBはEMDBデータモデルのバージョン3へ移行します

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2020年8月12日: 新型コロナ情報

新型コロナ情報

URL: https://pdbj.org/emnavi/covid19.php

新ページ: EM Navigatorに新型コロナウイルスの特設ページを開設しました。

関連情報:Covid-19情報 / 2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

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2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

新型コロナウイルスの構造データ

関連情報:万見生物種 / 2020年8月12日: 新型コロナ情報

外部リンク:COVID-19特集ページ - PDBj / 今月の分子2020年2月：コロナウイルスプロテーアーゼ

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2019年1月31日: EMDBのIDの桁数の変更

EMDBのIDの桁数の変更

  • EMDBエントリに付与されているアクセスコード(EMDB-ID)は4桁の数字(例、EMD-1234)でしたが、間もなく枯渇します。これまでの4桁のID番号は4桁のまま変更されませんが、4桁の数字を使い切った後に発行されるIDは5桁以上の数字(例、EMD-12345)になります。5桁のIDは2019年の春頃から発行される見通しです。
  • EM Navigator/万見では、接頭語「EMD-」は省略されています。

関連情報:Q: 「EMD」とは何ですか？ / 万見/EM NavigatorにおけるID/アクセスコードの表記

外部リンク:EMDB Accession Codes are Changing Soon! / PDBjへお問い合わせ

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2017年7月12日: PDB大規模アップデート

PDB大規模アップデート

  • 新バージョンのPDBx/mmCIF辞書形式に基づくデータがリリースされました。
  • 今回の更新はバージョン番号が4から5になる大規模なもので、全エントリデータの書き換えが行われる「Remediation」というアップデートに該当します。
  • このバージョンアップで、電子顕微鏡の実験手法に関する多くの項目の書式が改定されました(例：em_softwareなど)。
  • EM NavigatorとYorodumiでも、この改定に基づいた表示内容になります。

外部リンク:wwPDB Remediation / OneDepデータ基準に準拠した、より強化された内容のモデル構造ファイルが、PDBアーカイブで公開されました。

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関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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