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タイトルState-specific morphological deformations of the lipid bilayer explain mechanosensitive gating of MscS ion channels.
ジャーナル・号・ページElife, Vol. 12, Year 2023
掲載日2023年1月30日
著者Yein Christina Park / Bharat Reddy / Navid Bavi / Eduardo Perozo / José D Faraldo-Gómez /
PubMed 要旨The force-from-lipids hypothesis of cellular mechanosensation posits that membrane channels open and close in response to changes in the physical state of the lipid bilayer, induced for example by ...The force-from-lipids hypothesis of cellular mechanosensation posits that membrane channels open and close in response to changes in the physical state of the lipid bilayer, induced for example by lateral tension. Here, we investigate the molecular basis for this transduction mechanism by studying the mechanosensitive ion channel MscS from Escherichia coli and its eukaryotic homolog MSL1 from Arabidopsis thaliana. First, we use single-particle cryo-electron microscopy to determine the structure of a novel open conformation of wild-type MscS, stabilized in a thinned lipid nanodisc. Compared with the closed state, the structure shows a reconfiguration of helices TM1, TM2, and TM3a, and widening of the central pore. Based on these structures, we examined how the morphology of the membrane is altered upon gating, using molecular dynamics simulations. The simulations reveal that closed-state MscS causes drastic protrusions in the inner leaflet of the lipid bilayer, both in the absence and presence of lateral tension, and for different lipid compositions. These deformations arise to provide adequate solvation to hydrophobic crevices under the TM1-TM2 hairpin, and clearly reflect a high-energy conformation for the membrane, particularly under tension. Strikingly, these protrusions are largely eradicated upon channel opening. An analogous computational study of open and closed MSL1 recapitulates these findings. The gating equilibrium of MscS channels thus appears to be dictated by opposing conformational preferences, namely those of the lipid membrane and of the protein structure. We propose a membrane deformation model of mechanosensation, which posits that tension shifts the gating equilibrium towards the conductive state not because it alters the mode in which channel and lipids interact, but because it increases the energetic cost of the morphological perturbations in the membrane required by the closed state.
リンクElife / PubMed:36715097 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度3.1 Å
構造データ

EMDB-27337, PDB-8ddj:
Open MscS in PC14.1 Nanodiscs
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.1 Å

由来
  • escherichia coli k-12 (大腸菌)
キーワードMEMBRANE PROTEIN (膜タンパク質) / mechanosensitive / ion (イオン) / channel

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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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