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- PDB-7w1m: Cryo-EM structure of human cohesin-CTCF-DNA complex -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7w1m
タイトルCryo-EM structure of human cohesin-CTCF-DNA complex
要素
  • (DNA (118-MER)) x 2
  • (Structural maintenance of chromosomes protein ...) x 2
  • Cohesin subunit SA-1コヒーシン
  • Double-strand-break repair protein rad21 homolog
  • Nipped-B-like protein
  • Transcriptional repressor CTCF
キーワードDNA BINDING PROTEIN/DNA / Cohesin (コヒーシン) / NIPBL / CTCF (CTCF) / DNA (デオキシリボ核酸) / chromosome folding / topologically associating domain / chromatin loops / DNA loop extrusion / sister chromatid cohesion / complex / ATPase (ATPアーゼ) / HEAT repeat protein (HEATリピート) / DNA BINDING PROTEIN (DNA結合タンパク質) / DNA BINDING PROTEIN-DNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


eye morphogenesis / external genitalia morphogenesis / gallbladder development / SMC loading complex / Scc2-Scc4 cohesin loading complex / ear morphogenesis / mitotic cohesin loading / response to DNA damage checkpoint signaling / regulation of hair cycle / negative regulation of mitotic metaphase/anaphase transition ...eye morphogenesis / external genitalia morphogenesis / gallbladder development / SMC loading complex / Scc2-Scc4 cohesin loading complex / ear morphogenesis / mitotic cohesin loading / response to DNA damage checkpoint signaling / regulation of hair cycle / negative regulation of mitotic metaphase/anaphase transition / chromatin insulator sequence binding / cohesin loader activity / positive regulation of sister chromatid cohesion / meiotic cohesin complex / Cohesin Loading onto Chromatin / maintenance of mitotic sister chromatid cohesion / Establishment of Sister Chromatid Cohesion / forelimb morphogenesis / embryonic viscerocranium morphogenesis / establishment of meiotic sister chromatid cohesion / mitotic cohesin complex / cohesin complex / integrator complex / negative regulation of G2/M transition of mitotic cell cycle / uterus morphogenesis / regulation of centromeric sister chromatid cohesion / establishment of protein localization to chromatin / negative regulation of glial cell apoptotic process / regulation of developmental growth / ゲノム刷り込み / embryonic digestive tract morphogenesis / replication-born double-strand break repair via sister chromatid exchange / cellular response to X-ray / lateral element / positive regulation of neuron migration / mediator complex binding / chromo shadow domain binding / protein localization to chromosome, centromeric region / establishment of mitotic sister chromatid cohesion / chromatin looping / positive regulation of multicellular organism growth / metanephros development / positive regulation of ossification / digestive tract development / reciprocal meiotic recombination / embryonic forelimb morphogenesis / lncRNA binding / negative regulation of gene expression via chromosomal CpG island methylation / sister chromatid cohesion / face morphogenesis / negative regulation of interleukin-1 beta production / microtubule motor activity / mitotic sister chromatid cohesion / stem cell population maintenance / dynein complex binding / beta-tubulin binding / fat cell differentiation / mitotic spindle pole / outflow tract morphogenesis / regulation of DNA replication / mitotic sister chromatid segregation / somatic stem cell population maintenance / positive regulation of interleukin-10 production / regulation of embryonic development / chromosome, centromeric region / negative regulation of tumor necrosis factor production / mitotic spindle assembly / developmental growth / localization / SUMOylation of DNA damage response and repair proteins / epigenetic regulation of gene expression / heart morphogenesis / condensed chromosome / protein localization to chromatin / Resolution of Sister Chromatid Cohesion / Meiotic synapsis / meiotic cell cycle / condensed nuclear chromosome / male germ cell nucleus / chromosome segregation / transcription coregulator binding / promoter-specific chromatin binding / sensory perception of sound / brain development / response to radiation / protein localization / 動原体 / 認識 / DNA-binding transcription repressor activity, RNA polymerase II-specific / nuclear matrix / histone deacetylase binding / 紡錘体 / Activation of anterior HOX genes in hindbrain development during early embryogenesis / Separation of Sister Chromatids / transcription corepressor activity / double-strand break repair / 染色体 / mitotic cell cycle / midbody / double-stranded DNA binding
類似検索 - 分子機能
: / Sister chromatid cohesion C-terminal domain / HEAT repeat associated with sister chromatid cohesion protein / Scc2/Nipped-B family / Sister chromatid cohesion C-terminus / HEAT repeat associated with sister chromatid cohesion / Smc1, ATP-binding cassette domain / Rad21/Rec8-like protein, C-terminal, eukaryotic / Rad21/Rec8-like protein, N-terminal / Rad21/Rec8-like protein ...: / Sister chromatid cohesion C-terminal domain / HEAT repeat associated with sister chromatid cohesion protein / Scc2/Nipped-B family / Sister chromatid cohesion C-terminus / HEAT repeat associated with sister chromatid cohesion / Smc1, ATP-binding cassette domain / Rad21/Rec8-like protein, C-terminal, eukaryotic / Rad21/Rec8-like protein, N-terminal / Rad21/Rec8-like protein / Structural maintenance of chromosomes 3, ABC domain, eukaryotic / Conserved region of Rad21 / Rec8 like protein / N terminus of Rad21 / Rec8 like protein / Stromalin conservative domain / STAG / Stromalin conservative domain / Cohesin subunit Scc3/SA / STAG domain / Stromalin conservative (SCD) domain profile. / ScpA-like, C-terminal / Structural maintenance of chromosomes protein / SMCs flexible hinge / SMCs flexible hinge superfamily / SMC proteins Flexible Hinge Domain / SMC proteins Flexible Hinge Domain / RecF/RecN/SMC, N-terminal / RecF/RecN/SMC N terminal domain / Zinc finger, C2H2 type / ジンクフィンガー / Zinc finger C2H2 type domain profile. / Zinc finger C2H2 superfamily / Zinc finger C2H2 type domain signature. / Zinc finger C2H2-type / Armadillo-like helical / Armadillo-type fold / Winged helix DNA-binding domain superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / BERYLLIUM TRIFLUORIDE ION / デオキシリボ核酸 / DNA (> 10) / DNA (> 100) / Double-strand-break repair protein rad21 homolog / Transcriptional repressor CTCF / Structural maintenance of chromosomes protein 1A / Nipped-B-like protein / Cohesin subunit SA-1 / Structural maintenance of chromosomes protein 3
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: 6.5 Å
データ登録者Shi, Z.B. / Bai, X.C. / Yu, H.
資金援助 米国, 3件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM124096, GM143158, GM136976 米国
Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT)RP160667-P2, RP160082 米国
Welch FoundationI-1441, I-1944 米国
引用ジャーナル: Mol Cell / 年: 2023
タイトル: CTCF and R-loops are boundaries of cohesin-mediated DNA looping.
著者: Hongshan Zhang / Zhubing Shi / Edward J Banigan / Yoori Kim / Hongtao Yu / Xiao-Chen Bai / Ilya J Finkelstein /
要旨: Cohesin and CCCTC-binding factor (CTCF) are key regulatory proteins of three-dimensional (3D) genome organization. Cohesin extrudes DNA loops that are anchored by CTCF in a polar orientation. Here, ...Cohesin and CCCTC-binding factor (CTCF) are key regulatory proteins of three-dimensional (3D) genome organization. Cohesin extrudes DNA loops that are anchored by CTCF in a polar orientation. Here, we present direct evidence that CTCF binding polarity controls cohesin-mediated DNA looping. Using single-molecule imaging, we demonstrate that a critical N-terminal motif of CTCF blocks cohesin translocation and DNA looping. The cryo-EM structure of the cohesin-CTCF complex reveals that this CTCF motif ahead of zinc fingers can only reach its binding site on the STAG1 cohesin subunit when the N terminus of CTCF faces cohesin. Remarkably, a C-terminally oriented CTCF accelerates DNA compaction by cohesin. DNA-bound Cas9 and Cas12a ribonucleoproteins are also polar cohesin barriers, indicating that stalling may be intrinsic to cohesin itself. Finally, we show that RNA-DNA hybrids (R-loops) block cohesin-mediated DNA compaction in vitro and are enriched with cohesin subunits in vivo, likely forming TAD boundaries.
履歴
登録2021年11月19日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBJ
改定 1.02023年5月31日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12023年12月13日Group: Data collection / Database references / Refinement description
カテゴリ: chem_comp_atom / chem_comp_bond ...chem_comp_atom / chem_comp_bond / citation / citation_author / em_3d_fitting_list
Item: _citation.country / _citation.journal_abbrev ..._citation.country / _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_ASTM / _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 / _em_3d_fitting_list.accession_code / _em_3d_fitting_list.initial_refinement_model_id / _em_3d_fitting_list.source_name / _em_3d_fitting_list.type

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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: Structural maintenance of chromosomes protein 1A
B: Structural maintenance of chromosomes protein 3
C: Double-strand-break repair protein rad21 homolog
D: Cohesin subunit SA-1
E: Nipped-B-like protein
F: DNA (118-MER)
G: DNA (118-MER)
H: Transcriptional repressor CTCF
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)826,70323
ポリマ－824,9978
非ポリマー1,70615
水0
1


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

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要素

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Structural maintenance of chromosomes protein ... , 2種, 2分子 AB

#1: タンパク質 Structural maintenance of chromosomes protein 1A / SMC protein 1A / SMC-1-alpha / SMC-1A / Sb1.8


分子量: 143485.094 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: SMC1A, DXS423E, KIAA0178, SB1.8, SMC1, SMC1L1 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: Q14683
#2: タンパク質 Structural maintenance of chromosomes protein 3 / SMC protein 3 / SMC-3 / Basement membrane-associated chondroitin proteoglycan / Bamacan / ...SMC protein 3 / SMC-3 / Basement membrane-associated chondroitin proteoglycan / Bamacan / Chondroitin sulfate proteoglycan 6 / Chromosome-associated polypeptide / hCAP


分子量: 141771.562 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: SMC3, BAM, BMH, CSPG6, SMC3L1 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: Q9UQE7

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タンパク質 , 4種, 4分子 CDEH

#3: タンパク質 Double-strand-break repair protein rad21 homolog / hHR21 / Nuclear matrix protein 1 / NXP-1 / SCC1 homolog


分子量: 71556.102 Da / 分子数: 1 / Mutation: R172A, D279A, R450A / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: RAD21, HR21, KIAA0078, NXP1, SCC1 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: O60216
#4: タンパク質 Cohesin subunit SA-1 / コヒーシン / SCC3 homolog 1 / Stromal antigen 1


分子量: 144616.969 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: STAG1, SA1, SCC3 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: Q8WVM7
#5: タンパク質 Nipped-B-like protein / Delangin / SCC2 homolog


分子量: 167830.547 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: NIPBL, IDN3, SCC2 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: Q6KC79
#8: タンパク質 Transcriptional repressor CTCF / 11-zinc finger protein / CCCTC-binding factor / CTCFL paralog


分子量: 82928.758 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: CTCF / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: P49711

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DNA鎖 , 2種, 2分子 FG

#6: DNA鎖 DNA (118-MER)


分子量: 36202.281 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Homo sapiens (ヒト)
#7: DNA鎖 DNA (118-MER)


分子量: 36605.387 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Homo sapiens (ヒト)

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非ポリマー , 3種, 15分子

#9: 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: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H15N5O10P2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: ADP, エネルギー貯蔵分子*YM
#10: 化合物 ChemComp-BEF / BERYLLIUM TRIFLUORIDE ION


分子量: 66.007 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: BeF3 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#11: 化合物
ChemComp-ZN / ZINC ION


分子量: 65.409 Da / 分子数: 11 / 由来タイプ: 合成 / 式: Zn / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION

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詳細

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
ID名称タイプEntity IDParent-ID由来
1Human cohesin-NIPBL-CTCF-DNA complexCOMPLEX#1-#80MULTIPLE SOURCES
2Human cohesin-NIPBL-CTCFCOMPLEX#1-#5, #81RECOMBINANT
3DNAデオキシリボ核酸COMPLEX#6-#71RECOMBINANT
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: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ)
緩衝液pH: 7.5
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 / グリッドのタイプ: Quantifoil R1.2/1.3
急速凍結凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 277.15 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
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
撮影電子線照射量: 60 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 撮影したグリッド数: 1

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解析

ソフトウェア
名称バージョン分類
phenix.real_space_refine1.19.2_4158精密化
PHENIX1.19.2_4158精密化
EMソフトウェア
ID名称カテゴリ
4GctfCTF補正
7UCSF Chimeraモデルフィッティング
9RELION初期オイラー角割当
10RELION最終オイラー角割当
11RELION分類
12RELION３次元再構成
13Coot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: 2185704
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 6.5 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 42704 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: RIGID BODY FIT / 空間: REAL
原子モデル構築
IDPDB-ID 3D fitting-IDAccession codeInitial refinement model-IDSource nameタイプ
16WGE

6wge

16WGE1PDBexperimental model
25T0U

5t0u

15T0U2PDBexperimental model
35YEF

5yef

15YEF3PDBexperimental model
45YEL

5yel

15YEL4PDBexperimental model
56QNX

6qnx

16QNX5PDBexperimental model
精密化交差検証法: NONE
立体化学のターゲット値: GeoStd + Monomer Library + CDL v1.2
原子変位パラメータBiso mean: 236.05 Å2
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.004835295
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d1.076248464
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.05865438
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.00725436
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d22.88186172

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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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