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タイトルMembrane Protein Complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli Demonstrates Conformational Plasticity.
ジャーナル・号・ページJ Bacteriol, Vol. 197, Issue 11, Page 1873-1885, Year 2015
掲載日2015年3月23日
著者Aleksandr Sverzhinsky / Jacqueline W Chung / Justin C Deme / Lucien Fabre / Kristian T Levey / Maria Plesa / David M Carter / Patrick Lypaczewski / James W Coulton /
PubMed 要旨Iron acquisition at the outer membrane (OM) of Gram-negative bacteria is powered by the proton motive force (PMF) of the cytoplasmic membrane (CM), harnessed by the CM-embedded complex of ExbB, ExbD, ...Iron acquisition at the outer membrane (OM) of Gram-negative bacteria is powered by the proton motive force (PMF) of the cytoplasmic membrane (CM), harnessed by the CM-embedded complex of ExbB, ExbD, and TonB. Its stoichiometry, ensemble structural features, and mechanism of action are unknown. By panning combinatorial phage libraries, periplasmic regions of dimerization between ExbD and TonB were predicted. Using overexpression of full-length His6-tagged exbB-exbD and S-tagged tonB, we purified detergent-solubilized complexes of ExbB-ExbD-TonB from Escherichia coli. Protein-detergent complexes of ∼230 kDa with a hydrodynamic radius of ∼6.0 nm were similar to previously purified ExbB₄-ExbD₂ complexes. Significantly, they differed in electronegativity by native agarose gel electrophoresis. The stoichiometry was determined to be ExbB₄-ExbD₁-TonB₁. Single-particle electron microscopy agrees with this stoichiometry. Two-dimensional averaging supported the phage display predictions, showing two forms of ExbD-TonB periplasmic heterodimerization: extensive and distal. Three-dimensional (3D) particle classification showed three representative conformations of ExbB₄-ExbD₁-TonB₁. Based on our structural data, we propose a model in which ExbD shuttles a proton across the CM via an ExbB interprotein rearrangement. Proton translocation would be coupled to ExbD-mediated collapse of extended TonB in complex with ligand-loaded receptors in the OM, followed by repositioning of TonB through extensive dimerization with ExbD. Here we present the first report for purification of the ExbB-ExbD-TonB complex, molar ratios within the complex (4:1:1), and structural biology that provides insights into 3D organization.
IMPORTANCE: Receptors in the OM of Gram-negative bacteria allow entry of iron-bound siderophores that are necessary for pathogenicity. Numerous iron-acquisition strategies rely upon a ubiquitous and unique protein for energization: TonB. Complexed with ExbB and ExbD, the Ton system links the PMF to OM transport. Blocking iron uptake by targeting a vital nanomachine holds promise in therapeutics. Despite much research, the stoichiometry, structural arrangement, and molecular mechanism of the CM-embedded ExbB-ExbD-TonB complex remain unreported. Here we demonstrate in vitro evidence of ExbB₄-ExbD₁-TonB₁ complexes. Using 3D EM, we reconstructed the complex in three conformational states that show variable ExbD-TonB heterodimerization. Our structural observations form the basis of a model for TonB-mediated iron acquisition.
リンクJ Bacteriol / PubMed:25802296 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度23.0 - 28.0 Å
構造データ

EMDB-2859:
3D Reconstruction of Membrane Protein Complex ExbB4-ExbD1-TonB1
手法: EM (単粒子) / 解像度: 28.0 Å

EMDB-2934:
3D Reconstruction of Membrane Protein Complex ExbB4-ExbD1-TonB1
手法: EM (単粒子) / 解像度: 23.0 Å

EMDB-2935:
3D Reconstruction of Membrane Protein Complex ExbB4-ExbD1-TonB1
手法: EM (単粒子) / 解像度: 23.0 Å

由来
  • Escherichia coli K-12 (大腸菌)

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万見文献について

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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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万見文献

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  • EMDB/PDB/SASBDBのエントリから引用されている文献のデータベースです
  • Pubmedのデータを利用しています

関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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