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- PDB-8jlc: Cryo-EM structure of SV2A in complex with BoNT/A2 Hc and levetiracetam -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8jlc
タイトルCryo-EM structure of SV2A in complex with BoNT/A2 Hc and levetiracetam
要素
  • Botulinum neurotoxin
  • Synaptic vesicle glycoprotein 2A
キーワードTRANSPORT PROTEIN (運搬体タンパク質) / Synaptic vesicle (シナプス小胞) / epilepsy (てんかん)
機能・相同性
機能・相同性情報


regulation of gamma-aminobutyric acid secretion / Toxicity of botulinum toxin type F (botF) / Toxicity of botulinum toxin type D (botD) / Toxicity of botulinum toxin type E (botE) / Toxicity of botulinum toxin type A (botA) / synaptic vesicle priming / presynaptic active zone / transmembrane transporter activity / protein transmembrane transporter activity / GABA-ergic synapse ...regulation of gamma-aminobutyric acid secretion / Toxicity of botulinum toxin type F (botF) / Toxicity of botulinum toxin type D (botD) / Toxicity of botulinum toxin type E (botE) / Toxicity of botulinum toxin type A (botA) / synaptic vesicle priming / presynaptic active zone / transmembrane transporter activity / protein transmembrane transporter activity / GABA-ergic synapse / neuromuscular junction / metalloendopeptidase activity / synaptic vesicle membrane / intracellular calcium ion homeostasis / cell-cell junction / シナプス小胞 / toxin activity / neuron projection / neuronal cell body / glutamatergic synapse / 樹状突起 / protein kinase binding / 小胞体 / タンパク質分解 / zinc ion binding / extracellular region / 細胞膜
類似検索 - 分子機能
Synaptic vesicle protein SV2 / Major facilitator, sugar transporter-like / Sugar (and other) transporter / Sugar transporter, conserved site / Clostridium neurotoxin, translocation / Clostridium neurotoxin, Translocation domain / Clostridium neurotoxin, translocation domain / Clostridial neurotoxin zinc protease / Botulinum/Tetanus toxin, catalytic chain / Clostridium neurotoxin, receptor binding N-terminal ...Synaptic vesicle protein SV2 / Major facilitator, sugar transporter-like / Sugar (and other) transporter / Sugar transporter, conserved site / Clostridium neurotoxin, translocation / Clostridium neurotoxin, Translocation domain / Clostridium neurotoxin, translocation domain / Clostridial neurotoxin zinc protease / Botulinum/Tetanus toxin, catalytic chain / Clostridium neurotoxin, receptor binding N-terminal / Clostridium neurotoxin, receptor-binding C-terminal / Clostridium neurotoxin, C-terminal receptor binding / Clostridium neurotoxin, N-terminal receptor binding / Major facilitator superfamily / Major Facilitator Superfamily / Kunitz inhibitor STI-like superfamily / Major facilitator superfamily domain / Major facilitator superfamily (MFS) profile. / MFS transporter superfamily / Concanavalin A-like lectin/glucanase domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
: / Botulinum neurotoxin / Synaptic vesicle glycoprotein 2A
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
Clostridium botulinum (ボツリヌス菌)
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: 2.88 Å
データ登録者Yamagata, A.
資金援助 日本, 1件
組織認可番号国
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)JP22H02564 日本
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: Structural basis for antiepileptic drugs and botulinum neurotoxin recognition of SV2A.
著者: Atsushi Yamagata / Kaori Ito / Takehiro Suzuki / Naoshi Dohmae / Tohru Terada / Mikako Shirouzu /
要旨: More than one percent of people have epilepsy worldwide. Levetiracetam (LEV) is a successful new-generation antiepileptic drug (AED), and its derivative, brivaracetam (BRV), shows improved efficacy. ...More than one percent of people have epilepsy worldwide. Levetiracetam (LEV) is a successful new-generation antiepileptic drug (AED), and its derivative, brivaracetam (BRV), shows improved efficacy. Synaptic vesicle glycoprotein 2a (SV2A), a putative membrane transporter in the synaptic vesicles (SVs), has been identified as a target of LEV and BRV. SV2A also serves as a receptor for botulinum neurotoxin (BoNT), which is the most toxic protein and has paradoxically emerged as a potent reagent for therapeutic and cosmetic applications. Nevertheless, no structural analysis on AEDs and BoNT recognition by full-length SV2A has been available. Here we describe the cryo-electron microscopy structures of the full-length SV2A in complex with the BoNT receptor-binding domain, BoNT/A2 H and either LEV or BRV. The large fourth luminal domain of SV2A binds to BoNT/A2 H through protein-protein and protein-glycan interactions. LEV and BRV occupy the putative substrate-binding site in an outward-open conformation. A propyl group in BRV creates additional contacts with SV2A, explaining its higher binding affinity than that of LEV, which was further supported by label-free spectral shift assay. Numerous LEV derivatives have been developed as AEDs and positron emission tomography (PET) tracers for neuroimaging. Our work provides a structural framework for AEDs and BoNT recognition of SV2A and a blueprint for the rational design of additional AEDs and PET tracers.
履歴
登録2023年6月2日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBJ
改定 1.02024年5月1日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12024年5月8日Group: Database references / カテゴリ: citation
Item: _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title

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構造の表示

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
A: Synaptic vesicle glycoprotein 2A
B: Botulinum neurotoxin
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)134,4136
ポリマ－133,2302
非ポリマー1,1834
水0
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: 電子顕微鏡法, not applicable
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 Synaptic vesicle glycoprotein 2A


分子量: 83774.008 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: SV2A
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: Q7L0J3
#2: タンパク質 Botulinum neurotoxin


分子量: 49456.191 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Clostridium botulinum (ボツリヌス菌)
発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 参照: UniProt: D2KCK3
#3: 多糖 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-[alpha-L-fucopyranose-(1-6)]2-acetamido-2-deoxy-beta- ...2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-[alpha-L-fucopyranose-(1-6)]2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharideオリゴ糖 / 分子量: 570.542 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
記述子タイププログラム
DGlcpNAcb1-4[LFucpa1-6]DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/2,3,2/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1221m-1a_1-5]/1-1-2/a4-b1_a6-c1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{}[(6+1)][a-L-Fucp]{}}LINUCSPDB-CARE
#4: 糖 ChemComp-NAG / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-acetyl-beta-D-glucosamine / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-glucose / N-ACETYL-D-GLUCOSAMINE / N-アセチル-β-D-グルコサミン / N-アセチルグルコサミン


タイプ: D-saccharide, beta linking / 分子量: 221.208 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現 / 式: C8H15NO6
識別子タイププログラム
DGlcpNAcbCONDENSED IUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0
N-acetyl-b-D-glucopyranosamineCOMMON NAMEGMML 1.0
b-D-GlcpNAcIUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLPDB-CARE 1.0
GlcNAcSNFG CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0
#5: 化合物 ChemComp-UKX / (2S)-2-(2-oxidanylidenepyrrolidin-1-yl)butanamide / levetiracetam


分子量: 170.209 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C8H14N2O2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
研究の焦点であるリガンドがあるかY

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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: SV2A in complex with BoNT/A2 Hc domain and anti-epileptic drug, levetiracetam
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #2 / 由来: RECOMBINANT
分子量実験値: NO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
由来(組換発現)生物種: Clostridium botulinum (ボツリヌス菌)
緩衝液pH: 7.5
詳細: 20 mM Hepes (pH7.5), 150 mM NaCl, 0.001% LMNG, 0.0002% cholesterol hemisuccinate
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
試料支持グリッドの材料: GOLD / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil R1.2/1.3
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 297 K

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company
顕微鏡モデル: FEI TITAN KRIOS
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 300 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / 最大 デフォーカス（公称値）: 2000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 800 nm / Cs: 2.7 mm
撮影電子線照射量: 50.8 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 6518

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解析

EMソフトウェア
ID名称カテゴリ
1cryoSPARC粒子像選択
4cryoSPARCCTF補正
7Cootモデルフィッティング
9cryoSPARC初期オイラー角割当
10cryoSPARC最終オイラー角割当
11cryoSPARC分類
12cryoSPARC３次元再構成
13REFMACモデル精密化
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 6409122
3次元再構成解像度: 2.88 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 646723 / 対称性のタイプ: POINT
精密化解像度: 2.88→156.04 Å / Cor.coef. Fo:Fc: 0.841 / SU B: 9.765 / SU ML: 0.181 / ESU R: 0.345
立体化学のターゲット値: MAXIMUM LIKELIHOOD WITH PHASES
詳細: HYDROGENS HAVE BEEN ADDED IN THE RIDING POSITIONS
Rfactor反射数%反射
Rwork0.39682 --
obs0.39682 122504 100 %
溶媒の処理溶媒モデル: PARAMETERS FOR MASK CACLULATION
原子変位パラメータBiso mean: 190.147 Å2
精密化ステップサイクル: 1 / 合計: 8189
拘束条件
Refine-IDタイプDev idealDev ideal target数
ELECTRON MICROSCOPYr_bond_refined_d0.010.0128388
ELECTRON MICROSCOPYr_bond_other_d00.0167615
ELECTRON MICROSCOPYr_angle_refined_deg1.3511.63511350
ELECTRON MICROSCOPYr_angle_other_deg0.4431.55817685
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_1_deg5.17351009
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_2_deg3.942546
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_3_deg14.722101419
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_4_deg
ELECTRON MICROSCOPYr_chiral_restr0.070.21244
ELECTRON MICROSCOPYr_gen_planes_refined0.0080.029484
ELECTRON MICROSCOPYr_gen_planes_other0.0010.021824
ELECTRON MICROSCOPYr_nbd_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_nbd_other
ELECTRON MICROSCOPYr_nbtor_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_nbtor_other
ELECTRON MICROSCOPYr_xyhbond_nbd_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_xyhbond_nbd_other
ELECTRON MICROSCOPYr_metal_ion_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_metal_ion_other
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_vdw_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_vdw_other
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_hbond_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_hbond_other
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_metal_ion_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_metal_ion_other
ELECTRON MICROSCOPYr_mcbond_it17.67918.3754045
ELECTRON MICROSCOPYr_mcbond_other17.67718.3764045
ELECTRON MICROSCOPYr_mcangle_it26.62427.5725051
ELECTRON MICROSCOPYr_mcangle_other26.62127.5725052
ELECTRON MICROSCOPYr_scbond_it16.85120.4044343
ELECTRON MICROSCOPYr_scbond_other16.84920.4044344
ELECTRON MICROSCOPYr_scangle_it
ELECTRON MICROSCOPYr_scangle_other26.93229.7746300
ELECTRON MICROSCOPYr_long_range_B_refined46.32734728
ELECTRON MICROSCOPYr_long_range_B_other46.32734729
ELECTRON MICROSCOPYr_rigid_bond_restr
ELECTRON MICROSCOPYr_sphericity_free
ELECTRON MICROSCOPYr_sphericity_bonded
LS精密化 シェル解像度: 2.88→2.955 Å / Total num. of bins used: 20
Rfactor反射数%反射
Rfree0 0 -
Rwork1.173 9069 -
obs--100 %

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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)

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  • 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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