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- PDB-7ksl: Substrate-free human mitochondrial LONP1 -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7ksl
タイトルSubstrate-free human mitochondrial LONP1
要素Lon protease homolog, mitochondrial
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
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
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / Lon protease homolog, mitochondrial
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
手法電子顕微鏡法 / 単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.5 Å
データ登録者Shin, M. / Watson, E.R. / Song, A.S. / Mindrebo, J.T. / Novick, S.R. / Griffin, P. / Wiseman, R.L. / Lander, G.C.
資金援助 米国, 4件
組織認可番号国
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23日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02020年12月9日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 2.02021年3月3日Group: Advisory / Atomic model ...Advisory / Atomic model / Data collection / Data processing / Derived calculations / Refinement description / Structure summary
カテゴリ: atom_site / audit_author ...atom_site / audit_author / em_3d_reconstruction / em_software / pdbx_poly_seq_scheme / pdbx_struct_sheet_hbond / pdbx_unobs_or_zero_occ_atoms / pdbx_unobs_or_zero_occ_residues / pdbx_validate_close_contact / pdbx_validate_torsion / refine_ls_restr / software / struct_conf / struct_conn / struct_sheet / struct_sheet_order / struct_sheet_range / struct_site / struct_site_gen
Item: _em_3d_reconstruction.resolution / _em_software.category ..._em_3d_reconstruction.resolution / _em_software.category / _em_software.details / _em_software.fitting_id / _em_software.image_processing_id / _em_software.imaging_id / _em_software.name / _em_software.version / _pdbx_poly_seq_scheme.auth_mon_id / _pdbx_poly_seq_scheme.auth_seq_num / _pdbx_poly_seq_scheme.pdb_mon_id / _refine_ls_restr.dev_ideal / _refine_ls_restr.number / _software.version / _struct_conf.beg_auth_asym_id / _struct_conf.beg_auth_comp_id / _struct_conf.beg_auth_seq_id / _struct_conf.beg_label_asym_id / _struct_conf.beg_label_comp_id / _struct_conf.beg_label_seq_id / _struct_conf.end_auth_asym_id / _struct_conf.end_auth_comp_id / _struct_conf.end_auth_seq_id / _struct_conf.end_label_asym_id / _struct_conf.end_label_comp_id / _struct_conf.end_label_seq_id / _struct_conf.pdbx_PDB_helix_class / _struct_conf.pdbx_PDB_helix_length
解説: Model orientation/position / Provider: author / タイプ: Coordinate replacement
改定 2.12022年6月15日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author / database_2
Item: _citation.country / _citation.journal_abbrev ..._citation.country / _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_CSD / _citation.journal_id_ISSN / _citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation.year / _database_2.pdbx_DOI / _database_2.pdbx_database_accession
改定 2.22024年5月29日Group: Data collection / カテゴリ: chem_comp_atom / chem_comp_bond

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構造の表示

ムービー
  • 登録構造単位
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
  • EMマップとの重ね合わせ
  • マップデータ: EMDB-23019
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
ムービービューア
構造ビューア分子:
MolmilJmol/JSmol

ダウンロードとリンク

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集合体

登録構造単位
C: Lon protease homolog, mitochondrial
B: Lon protease homolog, mitochondrial
A: Lon protease homolog, mitochondrial
F: Lon protease homolog, mitochondrial
E: Lon protease homolog, mitochondrial
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)294,62610
ポリマ－292,4905
非ポリマー2,1365
水0
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: gel filtration
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551

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要素

#1: タンパク質
Lon protease homolog, mitochondrial / LONHs / Lon protease-like protein / LONP / Mitochondrial ATP-dependent protease Lon / Serine ...LONHs / Lon protease-like protein / LONP / Mitochondrial ATP-dependent protease Lon / Serine protease 15 / LONP1


分子量: 58498.098 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: LONP1, PRSS15 / プラスミド: pET20b / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株 (発現宿主): Rosetta 2(DE3)pLysS / 参照: UniProt: P36776, endopeptidase La
#2: 化合物
ChemComp-ADP / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / アデノシン二リン酸


分子量: 427.201 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H15N5O10P2 / コメント: ADP, エネルギー貯蔵分子*YM
研究の焦点であるリガンドがあるかN

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実験情報

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実験

実験手法: 電子顕微鏡法
EM実験試料の集合状態: PARTICLE / ３次元再構成法: 単粒子再構成法

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試料調製

構成要素名称: Substrate-free human mitochondrial LONP1 / タイプ: COMPLEX
詳細: Complexes consisting of homohexameric LONP1 protease from Homo sapiens
Entity ID: #1 / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.462 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト) / 細胞内の位置: Matrix / Organelle: Mitochondria
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: Rosetta 2(DE3)pLysS / プラスミド: pET20b
緩衝液pH: 8
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 for 5 minutes prior to vitrification.
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
150 mMTris BaseTrisトリスヒドロキシメチルアミノメタン1
275 mMPotassium ChlorideKCl1
310 mMMagnesium ChlorideMgCl21
41 mMTCEPTCEP1
51 mMAdenosine Triphosphateアデノシン三リン酸ATPアデノシン三リン酸1
60.263 mMBortezomibボルテゾミブBO21
試料濃度: 2.5 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES / 詳細: This sample was monodisperse
試料支持詳細: EM grids were plasma cleaned prior to sample application for 7 seconds using a Solarus plasma cleaner (Gatan, Inc.) with a 75% nitrogen, 25% oxygen atmosphere at 15W.
グリッドの材料: GOLD / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: UltrAuFoil R1.2/1.3
急速凍結装置: HOMEMADE PLUNGER / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 95 % / 凍結前の試料温度: 277 K
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.

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company
顕微鏡モデル: FEI TALOS ARCTICA
詳細: Coma-free alignment procedure from Herzik & Wu, Nature Methods (2017). Preliminary grid screening was performed manually prior to data collection.
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 200 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / 倍率（公称値）: 36000 X / 倍率（補正後）: 43478 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 1200 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 800 nm / Calibrated defocus min: 500 nm / 最大 デフォーカス（補正後）: 1500 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 70 µm / アライメント法: COMA FREE
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
最高温度: 90 K / 最低温度: 80 K / Residual tilt: 0.14 mradians
撮影平均露光時間: 11.4 sec. / 電子線照射量: 50 e/Å2 / 検出モード: COUNTING
フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 2912
詳細: Images were collected in counting mode at 10 frames per second.
画像スキャンサンプリングサイズ: 5 µm / 横: 3710 / 縦: 3838 / 動画フレーム数/画像: 114 / 利用したフレーム数/画像: 0-113

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解析

ソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.15.2_3472: / 分類: 精密化
EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ詳細
2Leginon3画像取得Leginon software was used for automated data collection
4CTFFIND4.1.5CTF補正CTF correction was done using CTFFIND4.1.5 during refinement
7Coot0.8.8モデルフィッティングCoot was used for de novo atomic model building
9PHENIX1.11.1モデル精密化Phenix 1.11.1 was used to perform real space refinement using the atomic model and experimentally-derived EM map
10RELION3.1初期オイラー角割当RELION 3.1 was used to assign initial euler angles
11RELION3.1最終オイラー角割当RELION 3.1 was used to assign final euler angles
12RELION3.1分類RELION 3.1 was used to perform final classification
13RELION3.1３次元再構成RELION 3.1 was used to perform final reconstruction
CTF補正詳細: CTF parameters were estimated with CTFFIND / タイプ: PHASE FLIPPING ONLY
粒子像の選択選択した粒子像数: 564930
3次元再構成解像度: 3.5 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 83162 / クラス平均像の数: 2 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築B value: 30 / プロトコル: AB INITIO MODEL / 空間: REAL / Target criteria: Correlation coefficient
詳細: Initial rigid body docking was done using UCSF Chimera.
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00718627
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.7325420
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d11.90511162
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0473075
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0053261

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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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