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万見
- PDB-8sy5: E. coli DNA-directed RNA polymerase transcription elongation comp... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8sy5
タイトルE. coli DNA-directed RNA polymerase transcription elongation complex bound the unnatural dS-BTP base pair in the active site
要素
  • (DNA-directed RNA polymerase subunit ...ポリメラーゼ) x 4
  • Non-template single stranded DNA
  • RNA oligomer
  • Template single stranded DNA
キーワードTRANSCRIPTION/DNA/RNA / complex / unnatural base pairs / synthetic biology (合成生物学) / transcription (転写 (生物学)) / TRANSCRIPTION-DNA-RNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


RNA polymerase complex / submerged biofilm formation / cellular response to cell envelope stress / cytosolic DNA-directed RNA polymerase complex / regulation of DNA-templated transcription initiation / bacterial-type flagellum assembly / bacterial-type flagellum-dependent cell motility / nitrate assimilation / transcription elongation factor complex / regulation of DNA-templated transcription elongation ...RNA polymerase complex / submerged biofilm formation / cellular response to cell envelope stress / cytosolic DNA-directed RNA polymerase complex / regulation of DNA-templated transcription initiation / bacterial-type flagellum assembly / bacterial-type flagellum-dependent cell motility / nitrate assimilation / transcription elongation factor complex / regulation of DNA-templated transcription elongation / transcription antitermination / DNA-templated transcription initiation / 運動性 / ribonucleoside binding / DNA-directed 5'-3' RNA polymerase activity / ポリメラーゼ / response to heat / protein-containing complex assembly / intracellular iron ion homeostasis / protein dimerization activity / response to antibiotic / magnesium ion binding / DNA binding / zinc ion binding / 生体膜 / 細胞質基質 / 細胞質
類似検索 - 分子機能
DNA-directed RNA polymerase, omega subunit / DNA-directed RNA polymerase, subunit beta-prime, bacterial type / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain / RNA polymerase beta subunit external 1 domain / RNA polymerase, alpha subunit, C-terminal / Bacterial RNA polymerase, alpha chain C terminal domain / DNA-directed RNA polymerase, alpha subunit / DNA-directed RNA polymerase beta subunit, bacterial-type / RNA polymerase Rpb6 ...DNA-directed RNA polymerase, omega subunit / DNA-directed RNA polymerase, subunit beta-prime, bacterial type / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain / RNA polymerase beta subunit external 1 domain / RNA polymerase, alpha subunit, C-terminal / Bacterial RNA polymerase, alpha chain C terminal domain / DNA-directed RNA polymerase, alpha subunit / DNA-directed RNA polymerase beta subunit, bacterial-type / RNA polymerase Rpb6 / RNA polymerase, subunit omega/Rpo6/RPB6 / RNA polymerase Rpb6 / RNA polymerase Rpb1, domain 3 superfamily / RNA polymerase Rpb1, clamp domain superfamily / RPB6/omega subunit-like superfamily / DNA-directed RNA polymerase, subunit beta-prime / RNA polymerase Rpb2, domain 2 superfamily / RNA polymerase Rpb1, domain 3 / RNA polymerase Rpb1, domain 3 / RNA polymerase Rpb1, domain 1 / RNA polymerase Rpb1, domain 1 / RNA polymerase, alpha subunit / RNA polymerase Rpb1, domain 4 / RNA polymerase Rpb1, domain 2 / RNA polymerase Rpb1, domain 4 / RNA polymerase, beta subunit, protrusion / RNA polymerase beta subunit / RNA polymerase, N-terminal / RNA polymerase Rpb1, funnel domain superfamily / RNA polymerase I subunit A N-terminus / RNA polymerase Rpb1, domain 5 / RNA polymerase Rpb1, domain 5 / DNA-directed RNA polymerase, insert domain / DNA-directed RNA polymerase, RpoA/D/Rpb3-type / RNA polymerase Rpb3/RpoA insert domain / RNA polymerase Rpb3/Rpb11 dimerisation domain / RNA polymerases D / DNA-directed RNA polymerase, insert domain superfamily / RNA polymerase, RBP11-like subunit / RNA polymerase Rpb2, domain 2 / RNA polymerase Rpb2, domain 2 / RNA polymerase, beta subunit, conserved site / RNA polymerase Rpb2, domain 7 / RNA polymerase Rpb2, domain 3 / RNA polymerase Rpb2, OB-fold / RNA polymerase Rpb2, domain 7 / RNA polymerase Rpb2, domain 3 / RNA polymerases beta chain signature. / DNA-directed RNA polymerase, subunit 2, hybrid-binding domain / DNA-directed RNA polymerase, subunit 2 / DNA-directed RNA polymerase, subunit 2, hybrid-binding domain superfamily / RNA polymerase Rpb2, domain 6
類似検索 - ドメイン・相同性
Chem-X0F / デオキシリボ核酸 / DNA (> 10) / リボ核酸 / DNA-directed RNA polymerase subunit alpha / DNA-directed RNA polymerase subunit omega / DNA-directed RNA polymerase subunit beta' / DNA-directed RNA polymerase subunit beta
類似検索 - 構成要素
生物種Escherichia coli (大腸菌)
synthetic construct (人工物)
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: 2.7 Å
データ登録者Shan, Z. / Lyumkis, D. / Oh, J. / Wang, D.
資金援助 米国, 8件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM102362 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM148476 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)U54 AI170855 米国
National Science Foundation (NSF, United States)MCB-2048095 米国
National Institutes of Health/National Cancer Institute (NIH/NCI)1R21CA251043-01A1 米国
National Science Foundation (NSF, United States)MCB- 2123995 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)U24 GM129541 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)S10 OD032467 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: A unified Watson-Crick geometry drives transcription of six-letter expanded DNA alphabets by E. coli RNA polymerase.
著者: Juntaek Oh / Zelin Shan / Shuichi Hoshika / Jun Xu / Jenny Chong / Steven A Benner / Dmitry Lyumkis / Dong Wang /
要旨: Artificially Expanded Genetic Information Systems (AEGIS) add independently replicable unnatural nucleotide pairs to the natural G:C and A:T/U pairs found in native DNA, joining the unnatural pairs ...Artificially Expanded Genetic Information Systems (AEGIS) add independently replicable unnatural nucleotide pairs to the natural G:C and A:T/U pairs found in native DNA, joining the unnatural pairs through alternative modes of hydrogen bonding. Whether and how AEGIS pairs are recognized and processed by multi-subunit cellular RNA polymerases (RNAPs) remains unknown. Here, we show that E. coli RNAP selectively recognizes unnatural nucleobases in a six-letter expanded genetic system. High-resolution cryo-EM structures of three RNAP elongation complexes containing template-substrate UBPs reveal the shared principles behind the recognition of AEGIS and natural base pairs. In these structures, RNAPs are captured in an active state, poised to perform the chemistry step. At this point, the unnatural base pair adopts a Watson-Crick geometry, and the trigger loop is folded into an active conformation, indicating that the mechanistic principles underlying recognition and incorporation of natural base pairs also apply to AEGIS unnatural base pairs. These data validate the design philosophy of AEGIS unnatural basepairs. Further, we provide structural evidence supporting a long-standing hypothesis that pair mismatch during transcription occurs via tautomerization. Together, our work highlights the importance of Watson-Crick complementarity underlying the design principles of AEGIS base pair recognition.
履歴
登録2023年5月24日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02023年12月27日Provider: repository / タイプ: Initial release

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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: DNA-directed RNA polymerase subunit alpha
G: DNA-directed RNA polymerase subunit alpha
I: DNA-directed RNA polymerase subunit beta
J: DNA-directed RNA polymerase subunit beta'
K: DNA-directed RNA polymerase subunit omega
N: Non-template single stranded DNA
R: RNA oligomer
T: Template single stranded DNA
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)410,28412
ポリマ－409,6068
非ポリマー6784
水6,756375
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, Purified E. coli RNAP were mixed with prepared Miniscaffold containing RNA, tsDNA and ntsDNA with molar ratio 1:1.3 and incubated in ice for 1 hour. Final 4 mM of MgCl2 ...根拠: 電子顕微鏡法, Purified E. coli RNAP were mixed with prepared Miniscaffold containing RNA, tsDNA and ntsDNA with molar ratio 1:1.3 and incubated in ice for 1 hour. Final 4 mM of MgCl2 and BTP in 1X elongation buffer were added to elongation complex and incubated in ice for 30 min.
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551

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要素

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DNA-directed RNA polymerase subunit ... , 4種, 5分子 AGIJK

#1: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase subunit alpha / ポリメラーゼ / RNAP subunit alpha / RNA polymerase subunit alpha / Transcriptase subunit alpha


分子量: 36558.680 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli (大腸菌) / 遺伝子: rpoA, pez, phs, sez, b3295, JW3257 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: P0A7Z4, ポリメラーゼ
#2: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase subunit beta / ポリメラーゼ / RNAP subunit beta / RNA polymerase subunit beta / Transcriptase subunit beta


分子量: 150820.875 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli (大腸菌)
遺伝子: rpoB, groN, nitB, rif, ron, stl, stv, tabD, b3987, JW3950
発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: P0A8V2, ポリメラーゼ
#3: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase subunit beta' / ポリメラーゼ / RNAP subunit beta' / RNA polymerase subunit beta' / Transcriptase subunit beta'


分子量: 158105.672 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli (大腸菌) / 遺伝子: rpoC, tabB, b3988, JW3951 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: P0A8T7, ポリメラーゼ
#4: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase subunit omega / ポリメラーゼ / RNAP omega subunit / RNA polymerase omega subunit / Transcriptase subunit omega


分子量: 10249.547 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli (大腸菌) / 遺伝子: rpoZ, b3649, JW3624 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: P0A800, ポリメラーゼ

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DNA鎖 , 2種, 2分子 NT

#5: DNA鎖 Non-template single stranded DNA


分子量: 5663.694 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物)
#7: DNA鎖 Template single stranded DNA


分子量: 8713.597 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物)

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RNA鎖 , 1種, 1分子 R

#6: RNA鎖 RNA oligomer


分子量: 2934.831 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物)

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非ポリマー , 4種, 379分子

#8: 化合物 ChemComp-ZN / ZINC ION


分子量: 65.409 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: Zn / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#9: 化合物 ChemComp-MG / MAGNESIUM ION / マグネシウムジカチオン


分子量: 24.305 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: Mg / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#10: 化合物 ChemComp-X0F / 2-oxo-2-hydroadenosine 5'-(tetrahydrogen triphosphate) / 2-OH-ATP


タイプ: RNA linking / 分子量: 523.180 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 式: C10H16N5O14P3 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#11: 水 ChemComp-HOH / water / 水


分子量: 18.015 Da / 分子数: 375 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O

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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

構成要素名称: E. coli RNAP transcription elongation complex bound the unnatural dS-BTP base pair in the active site
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#7 / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.5 MDa / 実験値: YES
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)
緩衝液pH: 8 / 詳細: 20mM Tris (pH 8.0), 40mM KCl, 5mM DTT and 5mM MgCl2
試料濃度: 18 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
詳細: The sample was concentrated to 18 mg/ml with 4 mM CHAPSO
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: UltrAuFoil R1.2/1.3
急速凍結凍結剤: ETHANE / 湿度: 90 %

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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 / 倍率（補正後）: 58140 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 2600 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 800 nm / 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
撮影電子線照射量: 30 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
実像数: 8598
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF Bioquantum / エネルギーフィルタースリット幅: 20 eV

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解析

EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ
1Warp1.0.9粒子像選択
2SerialEM3.8画像取得
4Warp1.0.9CTF補正
12cryoSPARC4.2.1３次元再構成
13PHENIX1.19.2_4158: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: 2087449
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 2.7 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 1032305 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: FLEXIBLE FIT / 空間: REAL
原子モデル構築詳細: used dB:STP atomic model / Source name: Other / タイプ: experimental model
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00321445
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.54129257
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d11.4193365
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0423415
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0053664

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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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