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タイトルComputational design of transmembrane pores.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 585, Issue 7823, Page 129-134, Year 2020
掲載日2020年8月26日
著者Chunfu Xu / Peilong Lu / Tamer M Gamal El-Din / Xue Y Pei / Matthew C Johnson / Atsuko Uyeda / Matthew J Bick / Qi Xu / Daohua Jiang / Hua Bai / Gabriella Reggiano / Yang Hsia / T J Brunette / Jiayi Dou / Dan Ma / Eric M Lynch / Scott E Boyken / Po-Ssu Huang / Lance Stewart / Frank DiMaio / Justin M Kollman / Ben F Luisi / Tomoaki Matsuura / William A Catterall / David Baker /
PubMed 要旨Transmembrane channels and pores have key roles in fundamental biological processes and in biotechnological applications such as DNA nanopore sequencing, resulting in considerable interest in the ...Transmembrane channels and pores have key roles in fundamental biological processes and in biotechnological applications such as DNA nanopore sequencing, resulting in considerable interest in the design of pore-containing proteins. Synthetic amphiphilic peptides have been found to form ion channels, and there have been recent advances in de novo membrane protein design and in redesigning naturally occurring channel-containing proteins. However, the de novo design of stable, well-defined transmembrane protein pores that are capable of conducting ions selectively or are large enough to enable the passage of small-molecule fluorophores remains an outstanding challenge. Here we report the computational design of protein pores formed by two concentric rings of α-helices that are stable and monodisperse in both their water-soluble and their transmembrane forms. Crystal structures of the water-soluble forms of a 12-helical pore and a 16-helical pore closely match the computational design models. Patch-clamp electrophysiology experiments show that, when expressed in insect cells, the transmembrane form of the 12-helix pore enables the passage of ions across the membrane with high selectivity for potassium over sodium; ion passage is blocked by specific chemical modification at the pore entrance. When incorporated into liposomes using in vitro protein synthesis, the transmembrane form of the 16-helix pore-but not the 12-helix pore-enables the passage of biotinylated Alexa Fluor 488. A cryo-electron microscopy structure of the 16-helix transmembrane pore closely matches the design model. The ability to produce structurally and functionally well-defined transmembrane pores opens the door to the creation of designer channels and pores for a wide variety of applications.
リンクNature / PubMed:32848250 / PubMed Central
手法EM (単粒子) / X線回折
解像度2.4 - 7.6 Å
構造データ

20613

6u1s

EMDB-20613, PDB-6u1s:
Cryo-EM structure of a de novo designed 16-helix transmembrane nanopore, TMHC8_R.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 7.6 Å

30126

6m6z

EMDB-30126, PDB-6m6z:
A de novo designed transmembrane nanopore, TMH4C4
手法: EM (単粒子) / 解像度: 5.9 Å

PDB-6o35:
Crystal structure of a de novo designed octameric helical-bundle protein
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.4 Å

PDB-6tj1:
Crystal structure of a de novo designed hexameric helical-bundle protein
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.4 Å

PDB-6tms:
Crystal structure of a de novo designed hexameric helical-bundle protein
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.7 Å

化合物

ChemComp-HOH:
WATER / 水

ChemComp-SO4:
SULFATE ION / 硫酸ジアニオン / 硫酸塩

由来
  • synthetic construct (人工物)
  • escherichia coli (大腸菌)
キーワードDE NOVO PROTEIN (De novo) / nanopore / de novo design / MEMBRANE PROTEIN (膜タンパク質) / Helical bundle (ヘリックスバンドル) / octamer (オリゴマー) / computational design / pore / BIOSYNTHETIC PROTEIN (生合成) / hexamer (オリゴマー) / computational protein design / Transmembrane (膜貫通型タンパク質) / Rosetta

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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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  • Pubmedのデータを利用しています

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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