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- EMDB-41624: Cryo-EM structure of the human MRS2 magnesium channel under Mg2+ ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-41624
タイトルCryo-EM structure of the human MRS2 magnesium channel under Mg2+ condition
マップデータlocal resolution filtered map
試料
  • 複合体: Cryo-EM structure of the pentameric human MRS2 magnesium channel under Mg2+ condition at an average resolution of 2.8 A, filtered to local resolution, C5
    • タンパク質・ペプチド: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: water水
キーワードMagnesium (マグネシウム) / Ion channel (イオンチャネル) / Membrane protein (膜タンパク質) / METAL TRANSPORT / Ion Translocation / Divalent Ion / Pentamer
機能・相同性mitochondrial magnesium ion transmembrane transport / Magnesium transporter MRS2-like / Miscellaneous transport and binding events / magnesium ion transmembrane transporter activity / lactate metabolic process / transmembrane transport / ミトコンドリア内膜 / ミトコンドリア / Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
機能・相同性情報
生物種Homo sapiens (ヒト)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.8 Å
データ登録者Lai LTF / Balaraman J / Zhou F / Matthies D
資金援助 米国, 1件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health & Human Development (NIH/NICHD)ZIA HD008998 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: Cryo-EM structures of human magnesium channel MRS2 reveal gating and regulatory mechanisms.
著者: Louis Tung Faat Lai / Jayashree Balaraman / Fei Zhou / Doreen Matthies /
要旨: Magnesium ions (Mg) play an essential role in cellular physiology. In mitochondria, protein and ATP synthesis and various metabolic pathways are directly regulated by Mg. MRS2, a magnesium channel ...Magnesium ions (Mg) play an essential role in cellular physiology. In mitochondria, protein and ATP synthesis and various metabolic pathways are directly regulated by Mg. MRS2, a magnesium channel located in the inner mitochondrial membrane, mediates the influx of Mg into the mitochondrial matrix and regulates Mg homeostasis. Knockdown of MRS2 in human cells leads to reduced uptake of Mg into mitochondria and disruption of the mitochondrial metabolism. Despite the importance of MRS2, the Mg translocation and regulation mechanisms of MRS2 are still unclear. Here, using cryo-EM we report the structures of human MRS2 in the presence and absence of Mg at 2.8 Å and 3.3 Å, respectively. From the homo-pentameric structures, we identify R332 and M336 as major gating residues, which are then tested using mutagenesis and two cellular divalent ion uptake assays. A network of hydrogen bonds is found connecting the gating residue R332 to the soluble domain, potentially regulating the gate. Two Mg-binding sites are identified in the MRS2 soluble domain, distinct from the two sites previously reported in CorA, a homolog of MRS2 in prokaryotes. Altogether, this study provides the molecular basis for understanding the Mg translocation and regulatory mechanisms of MRS2.
履歴
登録2023年8月16日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年9月13日-
マップ公開2023年9月13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_41624.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_41624.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 125 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈local resolution filtered map
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.83 Å
密度
表面レベル登録者による: 1.6
最小 - 最大-12.907348000000001 - 20.583746000000001
平均 (標準偏差)0.0051332996 (±0.26831537)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ320320320
Spacing320320320
セルA=B=C: 265.6 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_41624_msk_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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追加マップ: unsharpened map

ファイルemd_41624_additional_1.map
注釈unsharpened 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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追加マップ: sharpened map

ファイルemd_41624_additional_2.map
注釈sharpened 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: half map A

ファイルemd_41624_half_map_1.map
注釈half map A
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: half map B

ファイルemd_41624_half_map_2.map
注釈half map B
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 : Cryo-EM structure of the pentameric human MRS2 magnesium channel ...

全体名称: Cryo-EM structure of the pentameric human MRS2 magnesium channel under Mg2+ condition at an average resolution of 2.8 A, filtered to local resolution, C5
要素
  • 複合体: Cryo-EM structure of the pentameric human MRS2 magnesium channel under Mg2+ condition at an average resolution of 2.8 A, filtered to local resolution, C5
    • タンパク質・ペプチド: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: water水

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超分子 #1: Cryo-EM structure of the pentameric human MRS2 magnesium channel ...

超分子名称: Cryo-EM structure of the pentameric human MRS2 magnesium channel under Mg2+ condition at an average resolution of 2.8 A, filtered to local resolution, C5
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 219 KDa

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分子 #1: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial

分子名称: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 5 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 51.373516 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: MECLRSLPCL LPRAMRLPRR TLCALALDVT SVGPPVAACG RRANLIGRSR AAQLCGPDRL RVAGEVHRFR TSDVSQATLA SVAPVFTVT KFDKQGNVTS FERKKTELYQ ELGLQARDLR FQHVMSITVR NNRIIMRMEY LKAVITPECL LILDYRNLNL E QWLFRELP ...文字列:
MECLRSLPCL LPRAMRLPRR TLCALALDVT SVGPPVAACG RRANLIGRSR AAQLCGPDRL RVAGEVHRFR TSDVSQATLA SVAPVFTVT KFDKQGNVTS FERKKTELYQ ELGLQARDLR FQHVMSITVR NNRIIMRMEY LKAVITPECL LILDYRNLNL E QWLFRELP SQLSGEGQLV TYPLPFEFRA IEALLQYWIN TLQGKLSILQ PLILETLDAL VDPKHSSVDR SKLHILLQNG KS LSELETD IKIFKESILE ILDEEELLEE LCVSKWSDPQ VFEKSSAGID HAEEMELLLE NYYRLADDLS NAARELRVLI DDS QSIIFI NLDSHRNVMM RLNLQLTMGT FSLSLFGLMG VAFGMNLESS LEEDHRIFWL ITGIMFMGSG LIWRRLLSFL GRQL EAPLP PMMASLPKKT LLADRSMELK NSLRLDGLGS GRSILTNRDY KDDDDK

UniProtKB: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial

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分子 #2: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 14 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #3: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 281 / 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0.5 mg/mL
緩衝液pH: 7.3
構成要素:
濃度名称
20.0 mMHEPES
150.0 mMNaCl塩化ナトリウム
40.0 mMMgCl2
0.003 %LMNG

詳細: 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, 40 mM MgCl2, 0.003% LMNG, pH 7.3
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 400 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 60 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 277 K / 装置: LEICA EM GP
詳細: 400-mesh R1.2/1.3 Cu grids (Quantifoil) were made hydrophilic by glow discharging for 60 seconds with a current of 15 mA in a PELCO easiGlow system. The cryo grids were produced using a Leica ...詳細: 400-mesh R1.2/1.3 Cu grids (Quantifoil) were made hydrophilic by glow discharging for 60 seconds with a current of 15 mA in a PELCO easiGlow system. The cryo grids were produced using a Leica EM GP2 (Leica). The chamber was kept at 4 C and set to 95% humidity. 3 microliter sample at 0.5 mg/ml was applied to a glow-discharged holey grid, blotted for 6 s, and plunge frozen into liquid ethane and stored in liquid nitrogen..
詳細This sample was monodisperse

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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C2レンズ絞り径: 100.0 µm / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.0 µm
最小 デフォーカス（公称値）: 0.7000000000000001 µm
倍率（公称値）: 105000
特殊光学系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
詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies ...詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies of 50 frames with a dose of 1 e-/A2 per frame (50 e-/A2 total dose) were recorded at a nominal magnification of 105,000x, corresponding to a physical pixel size of 0.83 A/px (super-resolution pixel size 0.415 A/px) in CDS mode at a dose rate of 10 e-/px/s and a defocus range of -0.7 to -2.0 um. In total, 3,991 and 9,656 movies were collected.
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: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 3991 / 平均露光時間: 3.462 sec. / 平均電子線量: 50.0 e/Å2
詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies ...詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies of 50 frames with a dose of 1 e-/A2 per frame (50 e-/A2 total dose) were recorded at a nominal magnification of 105,000x, corresponding to a physical pixel size of 0.83 A/px (super-resolution pixel size 0.415 A/px) in CDS mode at a dose rate of 10 e-/px/s and a defocus range of -0.7 to -2.0 um. In total, 3,991 and 9,656 movies were collected.
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: 1568444
詳細: Good 2D class averages generated from ~1,000 manually picked particles served as templates for automatic particle picking.
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
In silico モデル: 573,010 good particles selected from one round of 2D classification was subjected to ab-initio reconstruction (K=2) and heterogenous refinement (K=2) with C1 symmetry to further sort particles.
初期 角度割当タイプ: PROJECTION MATCHING / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.2) / 詳細: SGD (stochastic gradient descent)
最終 3次元分類クラス数: 2 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.2)
詳細: 573,010 good particles selected from one round of 2D classification was subjected to ab-initio reconstruction (K=2) and heterogenous refinement (K=2) with C1 symmetry to further sort particles.
最終 角度割当タイプ: PROJECTION MATCHING / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.2)
詳細: Non-uniform refinement was performed with 450,554 selected particles, followed by local motion correction and CTF refinement to correct for beam-tilt, spherical aberrations, and per-particle ...詳細: Non-uniform refinement was performed with 450,554 selected particles, followed by local motion correction and CTF refinement to correct for beam-tilt, spherical aberrations, and per-particle defocus parameters. Non-uniform refinement with polished particles resulted in maps at 2.8 A (with C5 symmetry applied) and 3.1 A (with C1 symmetry applied), according to gold-standard FSC = 0.143 criterion.
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C5 (5回回転対称) / アルゴリズム: BACK PROJECTION / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.8 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.2)
詳細: Non-uniform refinement was performed with 450,554 selected particles, followed by local motion correction and CTF refinement to correct for beam-tilt, spherical aberrations, and per-particle ...詳細: Non-uniform refinement was performed with 450,554 selected particles, followed by local motion correction and CTF refinement to correct for beam-tilt, spherical aberrations, and per-particle defocus parameters. Non-uniform refinement with polished particles resulted in maps at 2.8 A (with C5 symmetry applied) and 3.1 A (with C1 symmetry applied), according to gold-standard FSC = 0.143 criterion.
使用した粒子像数: 450554
詳細Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies of 50 frames with a dose of 1 e-/A2 per frame (50 e-/A2 total dose) were recorded at a nominal magnification of 105,000x, corresponding to a physical pixel size of 0.83 A/px (super-resolution pixel size 0.415 A/px) in CDS mode at a dose rate of 10 e-/px/s and a defocus range of -0.7 to -2.0 um. In total, 3,991 and 9,656 movies were collected.
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PDB ID:

3-f1


Chain - Source name: AlphaFold / Chain - Initial model type: in silico model
精密化空間: REAL / プロトコル: RIGID BODY FIT / 温度因子: 141
得られたモデル

PDB-8tul:
Cryo-EM structure of the human MRS2 magnesium channel under Mg2+ condition

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原子モデル構築 2

初期モデルPDB ID:

3-f1


Chain - Source name: AlphaFold / Chain - Initial model type: in silico model
詳細The model was then manually rebuilt in COOT v.0.9.7 using the local resolution filtered map, which was generated from refinement with C5 applied. The Mg2+ ions assigned in the pore regions were confirmed in the C1 map. Loop regions (residues 174-181, 273-287) were built with the unsharpened map. Iterative rounds of manual refinement in COOT and real-space refinement in Phenix v.1.20.1-4487 were performed.
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 温度因子: 141
得られたモデル

PDB-8tul:
Cryo-EM structure of the human MRS2 magnesium channel under Mg2+ condition

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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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