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万見
- EMDB-23013: Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-23013
タイトルHuman mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib
マップデータComposite stitched map of human LONP1 in complex with Bortezomib
試料
  • 複合体: Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib
    • タンパク質・ペプチド: Lon protease homolog, mitochondrial
    • タンパク質・ペプチド: Endogenous co-purified substrate
  • リガンド: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: N-[(1R)-1-(DIHYDROXYBORYL)-3-METHYLBUTYL]-N-(PYRAZIN-2-YLCARBONYL)-L-PHENYLALANINAMIDE
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
機能・相同性
機能・相同性情報


oxidation-dependent protein catabolic process / PH domain binding / endopeptidase La / G-quadruplex DNA binding / response to aluminum ion / mitochondrial DNA metabolic process / mitochondrial genome maintenance / ATP-dependent peptidase activity / protein quality control for misfolded or incompletely synthesized proteins / mitochondrial nucleoid ...oxidation-dependent protein catabolic process / PH domain binding / endopeptidase La / G-quadruplex DNA binding / response to aluminum ion / mitochondrial DNA metabolic process / mitochondrial genome maintenance / ATP-dependent peptidase activity / protein quality control for misfolded or incompletely synthesized proteins / mitochondrial nucleoid / insulin receptor substrate binding / chaperone-mediated protein complex assembly / DNA polymerase binding / regulation of peptidyl-tyrosine phosphorylation / negative regulation of insulin receptor signaling pathway / mitochondrion organization / proteolysis involved in protein catabolic process / response to hormone / ADP binding / protein catabolic process / single-stranded DNA binding / cellular response to oxidative stress / sequence-specific DNA binding / single-stranded RNA binding / response to hypoxia / ミトコンドリアマトリックス / serine-type endopeptidase activity / ATP hydrolysis activity / ミトコンドリア / 核質 / ATP binding / 生体膜 / identical protein binding / 細胞質基質
類似検索 - 分子機能
Lon protease homologue, chloroplastic/mitochondrial / Lon protease, bacterial/eukaryotic-type / Peptidase S16, active site / ATP-dependent serine proteases, lon family, serine active site. / Lon proteolytic domain profile. / Peptidase S16, Lon proteolytic domain / Lon protease / Lon protease (S16) C-terminal proteolytic domain / Lon protease, N-terminal domain superfamily / Lon N-terminal domain profile. ...Lon protease homologue, chloroplastic/mitochondrial / Lon protease, bacterial/eukaryotic-type / Peptidase S16, active site / ATP-dependent serine proteases, lon family, serine active site. / Lon proteolytic domain profile. / Peptidase S16, Lon proteolytic domain / Lon protease / Lon protease (S16) C-terminal proteolytic domain / Lon protease, N-terminal domain superfamily / Lon N-terminal domain profile. / Lon protease, N-terminal domain / ATP-dependent protease La (LON) substrate-binding domain / Found in ATP-dependent protease La (LON) / PUA-like superfamily / ATPase family associated with various cellular activities (AAA) / ATPase, AAA-type, core / Ribosomal protein S5 domain 2-type fold, subgroup / Ribosomal protein S5 domain 2-type fold / ATPases associated with a variety of cellular activities / AAA+ ATPase domain / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
Lon protease homolog, mitochondrial
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト) / Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.2 Å
データ登録者Shin M / Watson ER / Song AS / Mindrebo JT / Novick SR / Griffin P / Wiseman RL / Lander GC
資金援助 米国, 4件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute on Aging (NIH/NIA)AG067594 米国
National Institutes of Health/National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NIH/NINDS)NS095892 米国
National Institutes of Health/National Institute on Aging (NIH/NIA)AG061697 米国
National Institutes of Health/Office of the DirectorS10OD021634 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2021
タイトル: Structures of the human LONP1 protease reveal regulatory steps involved in protease activation.
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 /
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.
履歴
登録2020年11月20日-
ヘッダ(付随情報) 公開2021年2月24日-
マップ公開2021年2月24日-
更新2022年6月15日-
現状2022年6月15日処理サイト: RCSB / 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: 0.02
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 表面図（円筒半径に従い着色）
  • 表面レベル: 0.02
  • 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-7krz
  • 表面レベル: 0.02
  • UCSF Chimera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_23013.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_23013.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 15.6 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Composite stitched map of human LONP1 in complex with Bortezomib
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.15 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.02 / ムービー #1: 0.02
最小 - 最大-5.2704945 - 18.124132
平均 (標準偏差)0.31875432 (±0.84339076)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ160160160
Spacing160160160
セルA=B=C: 184.0 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z1.151.151.15
M x/y/z288288288
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z331.200331.200331.200
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ158149174
NX/NY/NZ205194166
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS-64-64-64
NC/NR/NS288288288
D min/max/mean-0.0650.1210.001

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_23013_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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マスク #2

ファイルemd_23013_msk_2.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: Half-map of protease reconstruction used in composite stitched...

ファイルemd_23013_additional_1.map
注釈Half-map of protease reconstruction used in composite stitched map of human LONP1 in complex with Bortezomib
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: Half-map of protease reconstruction used in composite stitched...

ファイルemd_23013_additional_2.map
注釈Half-map of protease reconstruction used in composite stitched map of human LONP1 in complex with Bortezomib
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-map of ATPase reconstruction used in composite stitched...

ファイルemd_23013_half_map_1.map
注釈Half-map of ATPase reconstruction used in composite stitched map of human LONP1 in complex with Bortezomib
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-map of ATPase reconstruction used in composite stitched...

ファイルemd_23013_half_map_2.map
注釈Half-map of ATPase reconstruction used in composite stitched map of human LONP1 in complex with Bortezomib
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 : Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib

全体名称: Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib
要素
  • 複合体: Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib
    • タンパク質・ペプチド: Lon protease homolog, mitochondrial
    • タンパク質・ペプチド: Endogenous co-purified substrate
  • リガンド: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: N-[(1R)-1-(DIHYDROXYBORYL)-3-METHYLBUTYL]-N-(PYRAZIN-2-YLCARBONYL)-L-PHENYLALANINAMIDE
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE

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超分子 #1: Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib

超分子名称: Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#2
詳細: Complexes consisting of homohexameric LONP1 protease from Homo sapiens bound to endogenous co-purified substrate and Bortezomib.
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト) / Organelle: Mitochondria / 細胞中の位置: Matrix
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 組換株: Rosetta 2(DE3)pLysS / 組換プラスミド: pET20b
分子量理論値: 462 KDa

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分子 #1: Lon protease homolog, mitochondrial

分子名称: Lon protease homolog, mitochondrial / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO / EC番号: endopeptidase La
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 59.314016 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: KDAIEEKFRE RLKELVVPKH VMDVVDEELS KLGLLDNHSS EFNVTRNYLD WLTSIPWGKY SNENLDLARA QAVLEEDHYG MEDVKKRIL EFIAVSQLRG STQGKILCFY GPPGVGKTSI ARSIARALNR EYFRFSVGGM TDVAEIKGHR RTYVGAMPGK I IQCLKKTK ...文字列:
KDAIEEKFRE RLKELVVPKH VMDVVDEELS KLGLLDNHSS EFNVTRNYLD WLTSIPWGKY SNENLDLARA QAVLEEDHYG MEDVKKRIL EFIAVSQLRG STQGKILCFY GPPGVGKTSI ARSIARALNR EYFRFSVGGM TDVAEIKGHR RTYVGAMPGK I IQCLKKTK TENPLILIDE VDKIGRGYQG DPSSALLELL DPEQNANFLD HYLDVPVDLS KVLFICTANV TDTIPEPLRD RM EMINVSG YVAQEKLAIA ERYLVPQARA LCGLDESKAK LSSDVLTLLI KQYCRESGVR NLQKQVEKVL RKSAYKIVSG EAE SVEVTP ENLQDFVGKP VFTVERMYDV TPPGVVMGLA WTAMGGSTLF VETSLRRPQD KDAKGDKDGS LEVTGQLGEV MKES ARIAY TFARAFLMQH APANDYLVTS HIHLHVPEGA TPKDGPSAGC TIVTALLSLA MGRPVRQNLA MTGEVSLTGK ILPVG GIKE KTIAAKRAGV TCIVLPAENK KDFYDLAAFI TEGLEVHFVE HYREIFDIAF

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分子 #2: Endogenous co-purified substrate

分子名称: Endogenous co-purified substrate / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: Rosetta 2(DE3)pLysS
分子量理論値: 1.039273 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列:
(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK) (UNK)(UNK)

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分子 #3: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE

分子名称: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 4 / 式: ATP
分子量理論値: 507.181 Da
Chemical component information

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

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分子 #4: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 4 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #5: N-[(1R)-1-(DIHYDROXYBORYL)-3-METHYLBUTYL]-N-(PYRAZIN-2-YLCARBONYL...

分子名称: N-[(1R)-1-(DIHYDROXYBORYL)-3-METHYLBUTYL]-N-(PYRAZIN-2-YLCARBONYL)-L-PHENYLALANINAMIDE
タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 6 / 式: BO2
分子量理論値: 384.237 Da
Chemical component information

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

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分子 #6: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE

分子名称: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 2 / 式: ADP
分子量理論値: 427.201 Da
Chemical component information

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

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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particle

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試料調製

濃度2.5 mg/mL
緩衝液pH: 8
構成要素:
濃度名称式
50.0 mMTris Base
75.0 mMPotassium ChlorideKCl
10.0 mMMagnesium ChlorideMgCl2
1.0 mMTCEP
1.0 mMAdenosine Triphosphateアデノシン三リン酸
0.263 mMBortezomibボルテゾミブ

詳細: Solutions were made fresh from concentrated and filtered using a 0.1 um syringe filter to avoid microbial contamination. Samples were mixed on ice and incubated at 37 degrees C for 30 minutes ...詳細: Solutions were made fresh from concentrated and filtered using a 0.1 um syringe filter to avoid microbial contamination. Samples were mixed on ice and incubated at 37 degrees C for 30 minutes to ensure Bortezomib binding. Additional ATP was added to the sample mix on ice 5 minutes prior to vitrification.
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 300 / 前処理 - タイプ: PLASMA CLEANING / 前処理 - 雰囲気: OTHER
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 277 K / 装置: HOMEMADE PLUNGER
詳細: 4 uL of sample was applied per grid and manually blotted for 4 seconds followed by immediately plunge-freezing in liquid ethane cooled by liquid nitrogen..
詳細This sample was monodisperse.

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TALOS ARCTICA
電子線加速電圧: 200 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 70.0 µm / 最大 デフォーカス（補正後）: 1.5 µm / 最小 デフォーカス（補正後）: 0.5 µm / 倍率（補正後）: 43478 / 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）: 1.2 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm / 倍率（公称値）: 36000
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: 80.0 K / 最高: 90.0 K
アライメント法Coma free - Residual tilt: 0.14 mrad
詳細Coma-free alignment procedure from Herzik & Wu, Nature Methods (2017). Preliminary grid screening was performed manually prior to data collection.
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
検出モード: COUNTING / デジタル化 - サイズ - 横: 3710 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 3838 pixel / デジタル化 - サンプリング間隔: 5.0 µm / デジタル化 - 画像ごとのフレーム数: 0-51 / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 4774 / 平均露光時間: 10.4 sec. / 平均電子線量: 50.0 e/Å2
詳細: Images were collected in counting mode at 5 frames per second.
実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 2736565 / 詳細: Template-based particle selection in RELION
CTF補正ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
ソフトウェア - 詳細: CTF correction was done using RELION's implementation of gCTF during refinement
詳細: CTF parameters were estimated with gCTF
初期モデルモデルのタイプ: OTHER
詳細: A low-resolution negative stain reconstruction of Human mitochondrial LONP1 was used as an initial model.
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
ソフトウェア - 詳細: RELION 3.1 was used to assign initial euler angles
最終 3次元分類クラス数: 2 / 平均メンバー数/クラス: 500000 / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
ソフトウェア - 詳細: RELION 3.1 was used to perform final classification
詳細: The final 3D classification had an somewhat even distribution owing to preferred specimen orientation due to differential interactions with the air-water interface
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
ソフトウェア - 詳細: RELION 3.1 was used to assign final euler angles
詳細: RELION 3.1 was used to assign initial angles
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.2 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)
ソフトウェア - 詳細: RELION 3.1 was used to perform final reconstruction
使用した粒子像数: 532298
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

詳細Initial homology model was built using SWISS-MODEL and initial rigid body docking was done using UCSF Chimera.
精密化空間: REAL / プロトコル: AB INITIO MODEL / 温度因子: 52 / 当てはまり具合の基準: Correlation coefficient
得られたモデル

PDB-7krz:
Human mitochondrial LONP1 in complex with Bortezomib

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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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