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- EMDB-64186: structure of a 4 base pair Rad51 D-loop complex -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-64186
タイトルstructure of a 4 base pair Rad51 D-loop complex
マップデータ
試料
  • 複合体: mRAD51 D-loop
    • タンパク質・ペプチド: DNA repair protein RAD51 homolog 1
    • DNA: DNA (48-MER)
    • DNA: DNA (48-MER)
    • DNA: DNA (27-MER)
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER
キーワードhomologous recombination / strand exchange / D-loop / RECOMBINATION / DNA BINDING PROTEIN-DNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


Meiotic recombination / Presynaptic phase of homologous DNA pairing and strand exchange / Homologous DNA Pairing and Strand Exchange / Resolution of D-loop Structures through Holliday Junction Intermediates / HDR through Single Strand Annealing (SSA) / HDR through Homologous Recombination (HRR) / presynaptic intermediate filament cytoskeleton / response to glucoside / mitotic recombination-dependent replication fork processing / DNA recombinase assembly ...Meiotic recombination / Presynaptic phase of homologous DNA pairing and strand exchange / Homologous DNA Pairing and Strand Exchange / Resolution of D-loop Structures through Holliday Junction Intermediates / HDR through Single Strand Annealing (SSA) / HDR through Homologous Recombination (HRR) / presynaptic intermediate filament cytoskeleton / response to glucoside / mitotic recombination-dependent replication fork processing / DNA recombinase assembly / chromosome organization involved in meiotic cell cycle / telomere maintenance via telomere lengthening / double-strand break repair involved in meiotic recombination / nuclear ubiquitin ligase complex / synaptonemal complex / cellular response to cisplatin / DNA strand invasion / mitotic recombination / cellular response to hydroxyurea / cellular response to camptothecin / replication-born double-strand break repair via sister chromatid exchange / lateral element / DNA strand exchange activity / regulation of DNA damage checkpoint / telomere maintenance via recombination / reciprocal meiotic recombination / single-stranded DNA helicase activity / ATP-dependent DNA damage sensor activity / regulation of double-strand break repair via homologous recombination / cellular response to alkaloid / nuclear chromosome / replication fork processing / response to X-ray / ATP-dependent activity, acting on DNA / interstrand cross-link repair / condensed chromosome / DNA polymerase binding / telomere organization / condensed nuclear chromosome / cellular response to ionizing radiation / meiotic cell cycle / cellular response to gamma radiation / PML body / double-strand break repair via homologous recombination / 加水分解酵素; 酸無水物に作用; 酸無水物に作用・細胞または細胞小器官の運動に関与 / response to toxic substance / single-stranded DNA binding / chromosome / site of double-strand break / double-stranded DNA binding / DNA recombination / chromosome, telomeric region / response to xenobiotic stimulus / mitochondrial matrix / DNA repair / DNA damage response / chromatin binding / centrosome / chromatin / nucleolus / perinuclear region of cytoplasm / enzyme binding / protein-containing complex / mitochondrion / nucleoplasm / ATP binding / identical protein binding / nucleus / cytoplasm / cytosol
類似検索 - 分子機能
DNA recombination/repair protein Rad51 / DNA recombination and repair protein, RecA-like / DNA recombination and repair protein Rad51-like, C-terminal / Rad51 / DNA recombination and repair protein RecA, monomer-monomer interface / RecA family profile 2. / DNA recombination and repair protein RecA-like, ATP-binding domain / RecA family profile 1. / DNA repair Rad51/transcription factor NusA, alpha-helical / Helix-hairpin-helix domain ...DNA recombination/repair protein Rad51 / DNA recombination and repair protein, RecA-like / DNA recombination and repair protein Rad51-like, C-terminal / Rad51 / DNA recombination and repair protein RecA, monomer-monomer interface / RecA family profile 2. / DNA recombination and repair protein RecA-like, ATP-binding domain / RecA family profile 1. / DNA repair Rad51/transcription factor NusA, alpha-helical / Helix-hairpin-helix domain / ATPases associated with a variety of cellular activities / AAA+ ATPase domain / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA repair protein RAD51 homolog 1
類似検索 - 構成要素
生物種Mus musculus (ハツカネズミ)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.91 Å
データ登録者Luo SC / Ho MC
資金援助 台湾, 1件
OrganizationGrant number国
Academia Sinica (Taiwan)AS-TP-113-L01 to M.C.H 台湾
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2025
タイトル: RAD51 D-loop structures reveal the mechanism of eukaryotic RAD51-mediated strand exchange.
著者: Shih-Chi Luo / Cheng-Han Yang / Hsin-Yi Yeh / Cheng-Wei Lin / Min-Chi Yeh / Peter Chi / Meng-Chiao Ho /
要旨: Strand exchange is a key step in homologous recombination, enabling template-based repair of DNA double-strand breaks. Eukaryotic RAD51 forms an ATP-dependent helical presynaptic filament on single- ...Strand exchange is a key step in homologous recombination, enabling template-based repair of DNA double-strand breaks. Eukaryotic RAD51 forms an ATP-dependent helical presynaptic filament on single-stranded DNA (ssDNA), which then searches for homologous double-stranded DNA (dsDNA), and catalyzes the strand exchange to form a D-loop in an ATP hydrolysis-independent manner. The molecular mechanism by which RAD51 facilitates dsDNA unwinding and pairing remains unclear. Here, we present cryo-EM structures of RAD51 mini-filaments bound to homologous dsDNA, capturing five intermediates from dsDNA recruitment to D-loop formation. These structures, together with molecular dynamics simulations, suggest a stepwise mechanism: the conserved N-terminal domain (NTD) recruits and bends the dsDNA, weakening base pairing near the exchange site. Subsequent engagement with positively-charged regions, including the loop L2 and loop Arg303-Arg306, further bends the homologous dsDNA, thereby not only positioning it closer to the strand exchange site but also inducing local base-pair opening. Additionally, the loop L2 (Met278 and Phe279) inserts between strands, and the secondary DNA binding sites (S2 sites) capture the displaced strand to prevent strand reannealing. Together, our findings provide detailed insight into a spatially coordinated mechanism of strand exchange by RAD51.
履歴
登録2025年4月15日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年9月10日-
マップ公開2025年9月10日-
更新2026年3月25日-
現状2026年3月25日処理サイト: PDBj / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_64186.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_64186.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 216 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
投影像・断面図

画像のコントロール

大きさ
明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
0.83 Å/pix.
x 384 pix.
= 318.72 Å		0.83 Å/pix.
x 384 pix.
= 318.72 Å		0.83 Å/pix.
x 384 pix.
= 318.72 Å

表面

投影像

断面 (1/3)

断面 (1/2)

断面 (2/3)

画像は Spider により作成

ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.83 Å
密度

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)
表面レベル登録者による: 0.18
最小 - 最大-0.53537077 - 1.2974786
平均 (標準偏差)0.0010733292 (±0.029406557)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ384384384
Spacing384384384
セルA=B=C: 318.72 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_64186_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_64186_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 : mRAD51 D-loop

全体名称: mRAD51 D-loop
要素
  • 複合体: mRAD51 D-loop
    • タンパク質・ペプチド: DNA repair protein RAD51 homolog 1
    • DNA: DNA (48-MER)
    • DNA: DNA (48-MER)
    • DNA: DNA (27-MER)
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER

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超分子 #1: mRAD51 D-loop

超分子名称: mRAD51 D-loop / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#4 / 詳細: mRAD51 filament in complex with dsDNA
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)

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分子 #1: DNA repair protein RAD51 homolog 1

分子名称: DNA repair protein RAD51 homolog 1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 7 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 39.55775 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MASWSHPQFE KGADDDDKVP DPMAMQMQLE ASADTSVEEE SFGPQPISRL EQCGINANDV KKLEEAGYHT VEAVAYAPKK ELINIKGIS EAKADKILTE AAKLVPMGFT TATEFHQRRS EIIQITTGSK ELDKLLQGGI ETGSITEMFG EFRTGKTQIC H TLAVTCQL ...文字列:
MASWSHPQFE KGADDDDKVP DPMAMQMQLE ASADTSVEEE SFGPQPISRL EQCGINANDV KKLEEAGYHT VEAVAYAPKK ELINIKGIS EAKADKILTE AAKLVPMGFT TATEFHQRRS EIIQITTGSK ELDKLLQGGI ETGSITEMFG EFRTGKTQIC H TLAVTCQL PIDRGGGEGK AMYIDTEGTF RPERLLAVAE RYGLSGSDVL DNVAYARGFN TDHQTQLLYQ AEDMMVESRY AL LIVDSAT ALYRTDYSGR GELSARQMHL ARFLRMLLRL ADEFGVAVVI TNQVVAQVDG AAMFAADPKK PIGGNIIAHA STT RLYLRK GRGETRICKI YDSPCLPEAE AMFAINADGV GDAKD

UniProtKB: DNA repair protein RAD51 homolog 1

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分子 #2: DNA (48-MER)

分子名称: DNA (48-MER) / タイプ: dna / ID: 2 / 詳細: 3'-tilt dsDNA / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 14.720452 KDa
配列文字列:
(DC)(DG)(DG)(DT)(DG)(DT)(DC)(DG)(DA)(DG) (DT)(DC)(DA)(DG)(DC)(DC)(DT)(DA)(DT)(DT) (DC)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT) (DT)(DA)(DT)(DT)(DC)(DA)(DA)(DT)(DT)(DA) (DA) (DG)(DC)(DA)(DA)(DG)(DT)(DA)(DC)

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分子 #3: DNA (48-MER)

分子名称: DNA (48-MER) / タイプ: dna / ID: 3 / 詳細: 5'-tilt dsDNA / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 14.857552 KDa
配列文字列:
(DG)(DT)(DA)(DC)(DT)(DT)(DG)(DC)(DT)(DT) (DA)(DA)(DT)(DT)(DG)(DA)(DA)(DT)(DA)(DA) (DA)(DA)(DG)(DG)(DG)(DC)(DG)(DA)(DC) (DG)(DT)(DA)(DG)(DG)(DC)(DT)(DG)(DA)(DC) (DT) (DC)(DG)(DA)(DC)(DA)(DC)(DC)(DG)

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分子 #4: DNA (27-MER)

分子名称: DNA (27-MER) / タイプ: dna / ID: 4 / 詳細: ssDNA / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 8.147224 KDa
配列文字列:
(DT)(DT)(DT)(DC)(DG)(DT)(DC)(DG)(DC)(DC) (DC)(DA)(DC)(DG)(DC)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT) (DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)

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分子 #5: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 7 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #6: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER

分子名称: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 7 / 式: ANP
分子量理論値: 506.196 Da
Chemical component information

ChemComp-ANP:
PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER / AMP-PNP, エネルギー貯蔵分子類似体*YM

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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filament

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試料調製

緩衝液pH: 7.4
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / 装置: FEI VITROBOT MARK III

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電子顕微鏡法

顕微鏡TFS KRIOS
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 平均電子線量: 50.0 e/Å2
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: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / 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）: 1.0 µm
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.91 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 14688
初期 角度割当タイプ: NOT APPLICABLE
最終 角度割当タイプ: NOT APPLICABLE
FSC曲線 (解像度の算出)

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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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