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万見
- EMDB-13634: Structure of hexameric S-layer protein from Haloferax volcanii archaea -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-13634
タイトルStructure of hexameric S-layer protein from Haloferax volcanii archaea
マップデータFull map, non-sharpened, non post-processed
試料
  • 複合体: Structure of hexameric S-layer protein csg
    • タンパク質・ペプチド: Cell surface glycoprotein
  • リガンド: CALCIUM IONカルシウム
  • リガンド: beta-D-glucopyranoseグルコース
機能・相同性Surface glycoprotein signal peptide / Major cell surface glycoprotein / PGF-CTERM archaeal protein-sorting signal / PGF-CTERM motif / S層 / cell wall organization / extracellular region / 細胞膜 / Cell surface glycoprotein
機能・相同性情報
生物種Haloferax volcanii DS2 (古細菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.46 Å
データ登録者von Kuegelgen A / Bharat TAM
資金援助 英国, 3件
OrganizationGrant number国
Wellcome Trust202231/Z/16/Z
Other privateVallee Scholarship 英国
Leverhulme TrustPhilip Leverhulme Prize
引用ジャーナル: Cell Rep / 年: 2021
タイトル: Complete atomic structure of a native archaeal cell surface.
著者: Andriko von Kügelgen / Vikram Alva / Tanmay A M Bharat /
要旨: Many prokaryotic cells are covered by an ordered, proteinaceous, sheet-like structure called a surface layer (S-layer). S-layer proteins (SLPs) are usually the highest copy number macromolecules in ...Many prokaryotic cells are covered by an ordered, proteinaceous, sheet-like structure called a surface layer (S-layer). S-layer proteins (SLPs) are usually the highest copy number macromolecules in prokaryotes, playing critical roles in cellular physiology such as blocking predators, scaffolding membranes, and facilitating environmental interactions. Using electron cryomicroscopy of two-dimensional sheets, we report the atomic structure of the S-layer from the archaeal model organism Haloferax volcanii. This S-layer consists of a hexagonal array of tightly interacting immunoglobulin-like domains, which are also found in SLPs across several classes of archaea. Cellular tomography reveal that the S-layer is nearly continuous on the cell surface, completed by pentameric defects in the hexagonal lattice. We further report the atomic structure of the SLP pentamer, which shows markedly different relative arrangements of SLP domains needed to complete the S-layer. Our structural data provide a framework for understanding cell surfaces of archaea at the atomic level.
履歴
登録2021年9月27日-
ヘッダ(付随情報) 公開2021年12月15日-
マップ公開2021年12月15日-
更新2021年12月15日-
現状2021年12月15日処理サイト: PDBe / 状態: 公開

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構造の表示

ムービー
  • 表面図（断面を密度値に従い着色）
  • 表面レベル: 0.01009
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 表面図（高さに従い着色）
  • 表面レベル: 0.0101
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • あてはめたモデルとの重ね合わせ
  • 原子モデル: PDB-7ptr
  • 表面レベル: 0.0101
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 単純化した表面モデル + あてはめた原子モデル
  • 原子モデルPDB-7ptr
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
ムービービューア
構造ビューアEMマップ:
SurfViewMolmilJmol/JSmol
添付画像

emd_13634.png

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_13634.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 244.1 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Full map, non-sharpened, non post-processed
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.1 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.01009 / ムービー #1: 0.01009
最小 - 最大-0.022302262 - 0.05579312
平均 (標準偏差)-1.43172465e-05 (±0.0016833849)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ400400400
Spacing400400400
セルA=B=C: 440.0 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z1.11.11.1
M x/y/z400400400
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z440.000440.000440.000
α/β/γ90.00090.00090.000
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS400400400
D min/max/mean-0.0220.056-0.000

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_13634_msk_1.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: Density modified map using deepEMhancer (Sanchez-Garcia et al 2021)

ファイルemd_13634_additional_1.map
注釈Density modified map using deepEMhancer (Sanchez-Garcia et al 2021)
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Half map1, non-sharpened, non post-processed

ファイルemd_13634_half_map_1.map
注釈Half map1, non-sharpened, non post-processed
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Half map2, non-sharpened, non post-processed

ファイルemd_13634_half_map_2.map
注釈Half map2, non-sharpened, non post-processed
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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試料の構成要素

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全体 : Structure of hexameric S-layer protein csg

全体名称: Structure of hexameric S-layer protein csg
要素
  • 複合体: Structure of hexameric S-layer protein csg
    • タンパク質・ペプチド: Cell surface glycoprotein
  • リガンド: CALCIUM IONカルシウム
  • リガンド: beta-D-glucopyranoseグルコース

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超分子 #1: Structure of hexameric S-layer protein csg

超分子名称: Structure of hexameric S-layer protein csg / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1 / 詳細: Structure of hexameric S-layer protein csg
由来(天然)生物種: Haloferax volcanii DS2 (古細菌) / 細胞中の位置: Cell surface

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分子 #1: Cell surface glycoprotein

分子名称: Cell surface glycoprotein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Haloferax volcanii DS2 (古細菌)
分子量理論値: 81.755602 KDa
配列文字列: ERGNLDADSE SFNKTIQSGD RVFLGEEIST DAGLGASNPL LTGTAGNSEG VSLDLSSPIP QTTENQPLGT YDVDGSGSAT TPNVTLLAP RITDSEILTS SGGDVTGSAI SSSDAGNLYV NADYNYESAE KVEVTVEDPS GTDITNEVLS GTDTFVDDGS I GSTSSTGG ...文字列:
ERGNLDADSE SFNKTIQSGD RVFLGEEIST DAGLGASNPL LTGTAGNSEG VSLDLSSPIP QTTENQPLGT YDVDGSGSAT TPNVTLLAP RITDSEILTS SGGDVTGSAI SSSDAGNLYV NADYNYESAE KVEVTVEDPS GTDITNEVLS GTDTFVDDGS I GSTSSTGG GVGIDMSDQD AGEYTIILEG AEDLDFGDAT ETMTLTISSQ DEIGIELDSE SVTQGTDVQY TVTNGIDGNE HV VAMDLSD LQNDATTEQA KEVFRNIGDT SEVGIANSSA TNTSGSSTGP TVETADIAYA VVEIDGASAV GGIETQYLDD SEV DLEVYD AGVSATAAVG QDATNDITLT IEEGGTTLSS PTGQYVVGSE VDINGTATSS DSVAIYVRDD GDWQLLEIGG DNEI SVDSD DTFEEEDIAL SGLSGDGSSI LSLTGTYRIG VIDASDADVG GDGSVDDSLT TSEFTSGVSS SNSIRVTDQA LTGQF TTIN GQVAPVETGT VDINGTASGA NSVLVIFVDE RGNVNYQEVS VDSDGTYDED DITVGLTQGR VTAHILSVGR DSAIGD GSL PSGPSNGATL NDLTGYLDTL DQNNNNGEQI NELIASETVD ETASDDLIVT ETFRLAESST SIDSIYPDAA EAAGINP VA TGETMVIAGS TNLKPDDNTI SIEVTNEDGT SVALEDTDEW NNDGQWMVEI DTTDFETGTF TVEADDGDNT DTVNVEVV S EREDTTTSSD NATDTTTTTD GPTETTTTAE PTETTEEPTE ETTTSSNTPG FGIAVALVAL VGAALLALRR EN

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分子 #2: CALCIUM ION

分子名称: CALCIUM ION / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 18 / 式: CA
分子量理論値: 40.078 Da

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分子 #3: beta-D-glucopyranose

分子名称: beta-D-glucopyranose / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 18 / 式: BGC
分子量理論値: 180.156 Da
Chemical component information

ChemComp-BGC:
beta-D-glucopyranose / β-D-グルコピラノ-ス / グルコース

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態2D array

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試料調製

濃度3.2 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
20.0 mMC8H18N2O4SHEPES
150.0 mMMgCl2magnesium chloride
15.0 mMCaCl2calcium chloride
0.65 % (w/v)C32H58N2O7SCHAPS detergent

詳細: Buffer solutions were prepared fresh from sterile filtered concentrated stocksolutions. Solutions were filtered through a 0.22 um filter to avoid microbial contamination and degassed using a ...詳細: Buffer solutions were prepared fresh from sterile filtered concentrated stocksolutions. Solutions were filtered through a 0.22 um filter to avoid microbial contamination and degassed using a vacuum fold pump. The pH of the HEPES stock solution was adjusted with sodium hydroxide at 4 deg C. 15 mM Calcium chloride was added 15 minutes before vitrification.
グリッドモデル: Quantifoil R2/2 / 材質: COPPER/RHODIUM / メッシュ: 200 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 雰囲気: AIR / 詳細: 20 seconds, 15 mA
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 283.15 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細: Vitrobot options: Blot time 4.5 seconds, Blot force -10,1, Wait time 10 seconds, Drain time 0.5 seconds.
詳細Purified csg protein mixed with 15 mM CaCl2 after 15 minutes incubation.

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 50.0 µm / 最大 デフォーカス（補正後）: 4.0 µm / 最小 デフォーカス（補正後）: 1.0 µm / 倍率（補正後）: 81000 / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 4.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm / 倍率（公称値）: 81000
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: GIF Quantum LS / エネルギーフィルター - スリット幅: 20 eV
試料ステージ試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
ホルダー冷却材: NITROGEN
温度最低: 70.0 K / 最高: 70.0 K
詳細EPU software with faster acquisition mode AFIS (Aberration Free Image Shift).
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
デジタル化 - サイズ - 横: 5760 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 4092 pixel / 撮影したグリッド数: 2 / 実像数: 18468 / 平均露光時間: 3.4 sec. / 平均電子線量: 51.441 e/Å2
詳細: Images were collected in two sessions movie-mode and subjected to 3.4 seconds of exposure where a total dose of 49 or 51.441 e-/A2 was applied, and 40 frames were recorded per movie. A total ...詳細: Images were collected in two sessions movie-mode and subjected to 3.4 seconds of exposure where a total dose of 49 or 51.441 e-/A2 was applied, and 40 frames were recorded per movie. A total of 18468 movies were collected in two sessions with the same microscope and settings.
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 10558369
詳細: Top and tilted views were manually picked at the central hexameric axis. Manually picked particles were extracted in 4x downsampled 100 x 100 boxes and classified using reference-free 2D ...詳細: Top and tilted views were manually picked at the central hexameric axis. Manually picked particles were extracted in 4x downsampled 100 x 100 boxes and classified using reference-free 2D classification inside RELION3.1 (Zivanov et al., 2020). Class averages centered at a hexameric axis were used to automatically pick particles inside RELION3.1. Automatically picked particles were extracted in 4x downsampled 100x100 pixel boxes and classified using reference-free 2D classification. Particle coordinates belonging to class averages centered at the hexameric axis were used to train TOPAZ (Bepler et al., 2019) in 5x downsampled micrographs with the neural network architecture ResNet8. For the final reconstruction, particles were picked using TOPAZ and the previously trained neural network above. Additionally, top and bottom views were picked using the reference-based autopicker inside RELION3.1, which were not readily identified by TOPAZ. Particles were extracted in 4x downsampled 100 x 100 boxes and classified using reference-free 2D classification inside RELION3.1. Particles belonging to class averages centered at the hexameric axis were combined, and particles within 100 angstrom were removed to prevent duplication after alignment.
CTF補正ソフトウェア - 名称: CTFFIND (ver. 4.1.13)
ソフトウェア - 詳細: CTFFIND4 was used as implemented in RELION 3.1
詳細: RELION refinement with in-built CTF correction. The function is similar to a Wiener filter, so amplitude correction included.
初期モデルモデルのタイプ: OTHER
詳細: Initial model generation from cryo-ET data was performed using the RELION sub-tomogram averaging pipeline (Bharat et al., 2015; Bharat and Scheres, 2016) from subtomogram averaging of the inverted S-layer tubes.
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1) / 詳細: Angle assignment was performed within RELION3.1
最終 3次元分類クラス数: 6 / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
詳細: All resulting particles, side views from TOPAZ picking and top/bottom views from RELION picking, were then re-extracted in 4x downsampled 100 x 100 boxes and were subjected to 3D ...詳細: All resulting particles, side views from TOPAZ picking and top/bottom views from RELION picking, were then re-extracted in 4x downsampled 100 x 100 boxes and were subjected to 3D classification using a 60 angstrom lowpass filtered reference map from subtomogram averaging of the inverted S-layer tubes. Particles from classes with the same curvature were combined and re-extracted in 400 x 400 boxes.
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1) / 詳細: Angle assignment was performed within RELION3.1
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C6 (6回回転対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.46 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
詳細: Particles from classes with the same curvature were combined, re-extracted in 400 x 400 boxes and subjected to a focused 3D auto refinement on the central 6 subunits using the scaled and ...詳細: Particles from classes with the same curvature were combined, re-extracted in 400 x 400 boxes and subjected to a focused 3D auto refinement on the central 6 subunits using the scaled and lowpass filtered output from the 3D classification as a starting model. Per-particle defocus, anisotropy magnification and higher-order aberrations were refined inside RELION3.1, followed by another round of focused 3D auto refinement and Bayesian particle polishing (Zivanov et al., 2020).
使用した粒子像数: 1087798
詳細Movies were clustered into optics groups based on the XML meta-data of the data-collection software EPU (ThermoFisher) using a k-means algorithm implemented in EPU_group_AFIS (https://github.com/DustinMorado/EPU_group_AFIS). Imported movies were motion-corrected, dose weighted, and Fourier cropped (2x) with MotionCor2 (Zheng et al., 2017) implemented in RELION3.1 (Zivanov et al., 2018). Contrast transfer functions (CTFs) of the resulting motion-corrected micrographs were estimated using CTFFIND4 (Rohou and Grigorieff, 2015).

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原子モデル構築 1

詳細The boundaries of the six Ig-like domains, D1-D6, were predicted using HHpred (Steinegger et al., 2019) in default settings within the MPI Bioinformatics Toolkit (Zimmermann et al., 2018). Subsequently, structural models for these domains were built using the Robetta structure prediction server, employing the deep learning-based modelling method TrRosetta (Yang et al., 2020). The obtained structural models of domains D3-D6 resulted in an overall fit into the hexameric cryo-EM map of csg from the reconstituted sheets. D1-D2 deviated significantly from any obtained homology models, and for those domains, the carbon backbone of the csg protein was manually traced through a single subunit of the hexameric cryo-EM density using Coot (Emsley and Cowtan, 2004). Due to the edge effect of the box used in the refinement of the 3.5 angstrom map, parts of D6 displayed edge artefacts. These artefacts were removed using single-particle cryo-EM refinement in a larger box, which led to an overall slightly lower resolution (3.8 angstrom) but allowed fitting of the D6 homology model unambiguously. Following initial manual building (for D1-D2) or fitting in of structural models (for D3-D6), side chains were assigned in regions with density corresponding to characteristic aromatic residues allowing us to deduce the register of the amino acid sequence in the map. Another important check of the model building was the position of known glycan positions, which were readily assigned based on large unexplained densities on characteristic asparagine residues. The atomic model was then placed into the hexameric map in six copies and subjected to several rounds of refinement using refmac5 (Murshudov et al., 2011) inside the CCP-EM software suite (Burnley et al., 2017) and PHENIX (Liebschner et al., 2019), followed by manually rebuilding in Coot (Emsley and Cowtan, 2004). Model validation was performed in PHENIX and CCP-EM.
精密化空間: REAL / プロトコル: AB INITIO MODEL / 温度因子: 143.26 / 当てはまり具合の基準: Best Fit
得られたモデル

PDB-7ptr:
Structure of hexameric S-layer protein from Haloferax volcanii archaea

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万見について

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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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万見 (Yorodumi)

幾万の構造データを、幾万の視点から

  • 万見(Yorodumi)は、EMDB/PDB/SASBDBなどの構造データを閲覧するためのページです。
  • EM Navigatorの詳細ページの後継、Omokage検索のフロントエンドも兼ねています。

関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 3つのデータバンクの比較 / 万見検索 / 2016年8月31日: 新しいEM Navigatorと万見 / 万見文献 / Jmol/JSmol / 機能・相同性情報 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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