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- EMDB-40063: Cation channelrhodopsin from Hyphochytrium catenoides (HcCCR) emb... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-40063
タイトルCation channelrhodopsin from Hyphochytrium catenoides (HcCCR) embedded in peptidisc
マップデータ
試料
  • 複合体: Cation channelrhodopsin trimer reconstituted in peptidisc
    • タンパク質・ペプチド: Cation Channelrhodopsin
  • リガンド: RETINALレチナール
  • リガンド: SODIUM IONナトリウム
  • リガンド: CHOLESTEROLコレステロール
  • リガンド: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine
  • リガンド: water水
キーワードRetinal Protein (レチナール) / Channelrhodopsin / Cation channel (イオンチャネル) / Peptidisc / Optogenetics (光遺伝学) / TRANSPORT PROTEIN (運搬体タンパク質)
生物種Hyphochytrium catenoides (真核生物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.84 Å
データ登録者Morizumi T / Kim K / Li H / Spudich JL / Ernst OP
資金援助 カナダ, 3件
OrganizationGrant number国
Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC, Canada)RGPIN-2018-04397 カナダ
Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC, Canada)RGPIN-2017-06862 カナダ
Canadian Institutes of Health Research (CIHR)PJT-159464 カナダ
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: Structures of channelrhodopsin paralogs in peptidiscs explain their contrasting K and Na selectivities.
著者: Takefumi Morizumi / Kyumhyuk Kim / Hai Li / Elena G Govorunova / Oleg A Sineshchekov / Yumei Wang / Lei Zheng / Éva Bertalan / Ana-Nicoleta Bondar / Azam Askari / Leonid S Brown / John L ...著者: Takefumi Morizumi / Kyumhyuk Kim / Hai Li / Elena G Govorunova / Oleg A Sineshchekov / Yumei Wang / Lei Zheng / Éva Bertalan / Ana-Nicoleta Bondar / Azam Askari / Leonid S Brown / John L Spudich / Oliver P Ernst /
要旨: Kalium channelrhodopsin 1 from Hyphochytrium catenoides (HcKCR1) is a light-gated channel used for optogenetic silencing of mammalian neurons. It selects K over Na in the absence of the canonical ...Kalium channelrhodopsin 1 from Hyphochytrium catenoides (HcKCR1) is a light-gated channel used for optogenetic silencing of mammalian neurons. It selects K over Na in the absence of the canonical tetrameric K selectivity filter found universally in voltage- and ligand-gated channels. The genome of H. catenoides also encodes a highly homologous cation channelrhodopsin (HcCCR), a Na channel with >100-fold larger Na to K permeability ratio. Here, we use cryo-electron microscopy to determine atomic structures of these two channels embedded in peptidiscs to elucidate structural foundations of their dramatically different cation selectivity. Together with structure-guided mutagenesis, we show that K versus Na selectivity is determined at two distinct sites on the putative ion conduction pathway: in a patch of critical residues in the intracellular segment (Leu69/Phe69, Ile73/Ser73 and Asp116) and within a cluster of aromatic residues in the extracellular segment (primarily, Trp102 and Tyr222). The two filters are on the opposite sides of the photoactive site involved in channel gating.
履歴
登録2023年3月13日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年7月26日-
マップ公開2023年7月26日-
更新2024年5月1日-
現状2024年5月1日処理サイト: RCSB / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_40063.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_40063.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 52.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.03 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.6
最小 - 最大-6.9391246 - 9.8733635
平均 (標準偏差)-0.00037979358 (±0.22208038)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ240240240
Spacing240240240
セルA=B=C: 247.2 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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ハーフマップ: #2

ファイルemd_40063_half_map_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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ハーフマップ: #1

ファイルemd_40063_half_map_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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試料の構成要素

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全体 : Cation channelrhodopsin trimer reconstituted in peptidisc

全体名称: Cation channelrhodopsin trimer reconstituted in peptidisc
要素
  • 複合体: Cation channelrhodopsin trimer reconstituted in peptidisc
    • タンパク質・ペプチド: Cation Channelrhodopsin
  • リガンド: RETINALレチナール
  • リガンド: SODIUM IONナトリウム
  • リガンド: CHOLESTEROLコレステロール
  • リガンド: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine
  • リガンド: water水

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超分子 #1: Cation channelrhodopsin trimer reconstituted in peptidisc

超分子名称: Cation channelrhodopsin trimer reconstituted in peptidisc
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Hyphochytrium catenoides (真核生物)
分子量理論値: 30.197 KDa

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分子 #1: Cation Channelrhodopsin

分子名称: Cation Channelrhodopsin / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Hyphochytrium catenoides (真核生物)
分子量理論値: 30.224213 KDa
組換発現生物種: Komagataella pastoris (菌類)
配列文字列: MPFCGGRPED GWHHGSIHDM DYPLLGAMAA ICSVFIGGSG AWMLYRLDLG LGYSCKPHHS GYAPEANSFS ALSCLVSGTI YAAKTFDFF DGGGTPFSFN WYWYLDYVFT CPLILLDVLY TLEIPHKLRF VFAVIITLWC GVAAFVTPSA FRFGYYAVGC V WFVPFSFS ...文字列:
MPFCGGRPED GWHHGSIHDM DYPLLGAMAA ICSVFIGGSG AWMLYRLDLG LGYSCKPHHS GYAPEANSFS ALSCLVSGTI YAAKTFDFF DGGGTPFSFN WYWYLDYVFT CPLILLDVLY TLEIPHKLRF VFAVIITLWC GVAAFVTPSA FRFGYYAVGC V WFVPFSFS LLRHVKQRYQ VYPPKCQKLL FWACTIFFGF WPLFPILFLF SWLGTGHIDQ QAFTIIHAFL DLFCKTVFGL IM TFFRLEL EEHTEVLGLP LNEPKGKH

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分子 #2: RETINAL

分子名称: RETINAL / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 1 / 式: RET
分子量理論値: 284.436 Da
Chemical component information

ChemComp-RET:
RETINAL / (7Z,9Z,11Z,13Z)-レチナ-ル / レチナール

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分子 #3: SODIUM ION

分子名称: SODIUM ION / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 3
分子量理論値: 22.99 Da

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分子 #4: CHOLESTEROL

分子名称: CHOLESTEROL / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 7 / 式: CLR
分子量理論値: 386.654 Da
Chemical component information

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL / コレステロ-ル / コレステロール

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分子 #5: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine

分子名称: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 2 / 式: PEE
分子量理論値: 744.034 Da
Chemical component information

ChemComp-PEE:
1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / DOPE, リン脂質*YM / Discrete optimized protein energy

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分子 #6: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 15 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER / 水

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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0.35 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
150.0 mMNaCl塩化ナトリウムsodium chloride塩化ナトリウム
20.0 mMC8H18N2O4SHEPES
グリッドモデル: Homemade / 材質: COPPER/RHODIUM / メッシュ: 400 / 支持フィルム - 材質: GOLD / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 支持フィルム - Film thickness: 30 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 20 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR / 前処理 - 気圧: 0.038 kPa
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 277 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細Sample was kept in the dark prior to freezing.

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系照射モード: SPOT SCAN / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.4 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm / 倍率（公称値）: 75000
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
撮影フィルム・検出器のモデル: OTHER / デジタル化 - サイズ - 横: 4096 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 4096 pixel / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 5902 / 平均電子線量: 40.0 e/Å2 / 詳細: Falcon 4i detector
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 2674318
詳細: Blob picking was performed on a subset of micrographs for generating templates for template picking.
初期モデルモデルのタイプ: NONE
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.1)
最終 3次元分類クラス数: 5 / 平均メンバー数/クラス: 99249 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.1)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.1)
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C3 (3回回転対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.84 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.1) / 使用した粒子像数: 298957
詳細Falcon 4i detector was used for collection. Images were reference corrected.
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

初期モデルChain - Source name: AlphaFold / Chain - Initial model type: in silico model
詳細Initial fitting done in Phenix
精密化空間: REAL / プロトコル: RIGID BODY FIT / 温度因子: 151.1
当てはまり具合の基準: Cross correlation coefficent
得られたモデル

PDB-8gi9:
Cation channelrhodopsin from Hyphochytrium catenoides (HcCCR) embedded in peptidisc

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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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