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Structure paper

タイトルStructural basis of actin filament assembly and aging.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 611, Issue 7935, Page 374-379, Year 2022
掲載日2022年10月26日
著者Wout Oosterheert / Björn U Klink / Alexander Belyy / Sabrina Pospich / Stefan Raunser /
PubMed 要旨The dynamic turnover of actin filaments (F-actin) controls cellular motility in eukaryotes and is coupled to changes in the F-actin nucleotide state. It remains unclear how F-actin hydrolyses ATP and ...The dynamic turnover of actin filaments (F-actin) controls cellular motility in eukaryotes and is coupled to changes in the F-actin nucleotide state. It remains unclear how F-actin hydrolyses ATP and subsequently undergoes subtle conformational rearrangements that ultimately lead to filament depolymerization by actin-binding proteins. Here we present cryo-electron microscopy structures of F-actin in all nucleotide states, polymerized in the presence of Mg or Ca at approximately 2.2 Å resolution. The structures show that actin polymerization induces the relocation of water molecules in the nucleotide-binding pocket, activating one of them for the nucleophilic attack of ATP. Unexpectedly, the back door for the subsequent release of inorganic phosphate (P) is closed in all structures, indicating that P release occurs transiently. The small changes in the nucleotide-binding pocket after ATP hydrolysis and P release are sensed by a key amino acid, amplified and transmitted to the filament periphery. Furthermore, differences in the positions of water molecules in the nucleotide-binding pocket explain why Ca-actin shows slower polymerization rates than Mg-actin. Our work elucidates the solvent-driven rearrangements that govern actin filament assembly and aging and lays the foundation for the rational design of drugs and small molecules for imaging and therapeutic applications.
リンクNature / PubMed:36289337 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.15 - 2.24 Å
構造データ

15104

8a2r

EMDB-15104, PDB-8a2r:
Cryo-EM structure of F-actin in the Mg2+-ADP-BeF3- nucleotide state.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.17 Å

15105

8a2s

EMDB-15105, PDB-8a2s:
Cryo-EM structure of F-actin in the Mg2+-ADP-Pi nucleotide state.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.22 Å

15106

8a2t

EMDB-15106, PDB-8a2t:
Cryo-EM structure of F-actin in the Mg2+-ADP nucleotide state.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.24 Å

15107

8a2u

EMDB-15107, PDB-8a2u:
Cryo-EM structure of F-actin in the Ca2+-ADP-BeF3- nucleotide state.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.21 Å

15108

8a2y

EMDB-15108, PDB-8a2y:
Cryo-EM structure of F-actin in the Ca2+-ADP-Pi nucleotide state.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.15 Å

15109

8a2z

EMDB-15109, PDB-8a2z:
Cryo-EM structure of F-actin in the Ca2+-ADP nucleotide state.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.15 Å

化合物

ChemComp-ADP:
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / ADP, エネルギー貯蔵分子*YM

ChemComp-MG:
Unknown entry / マグネシウムジカチオン

ChemComp-BEF:
BERYLLIUM TRIFLUORIDE ION

ChemComp-HOH:
WATER

ChemComp-PO4:
PHOSPHATE ION / ホスファ-ト

ChemComp-CA:
Unknown entry / カルシウムジカチオン

由来
  • oryctolagus cuniculus (ウサギ)
  • rabbit (ウサギ)
キーワードSTRUCTURAL PROTEIN / actin / cytoskeleton / filament / nucleotide state

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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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  • 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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