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タイトルFrom primordial clocks to circadian oscillators.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 616, Issue 7955, Page 183-189, Year 2023
掲載日2023年3月22日
著者Warintra Pitsawong / Ricardo A P Pádua / Timothy Grant / Marc Hoemberger / Renee Otten / Niels Bradshaw / Nikolaus Grigorieff / Dorothee Kern /
PubMed 要旨Circadian rhythms play an essential part in many biological processes, and only three prokaryotic proteins are required to constitute a true post-translational circadian oscillator. The evolutionary ...Circadian rhythms play an essential part in many biological processes, and only three prokaryotic proteins are required to constitute a true post-translational circadian oscillator. The evolutionary history of the three Kai proteins indicates that KaiC is the oldest member and a central component of the clock. Subsequent additions of KaiB and KaiA regulate the phosphorylation state of KaiC for time synchronization. The canonical KaiABC system in cyanobacteria is well understood, but little is known about more ancient systems that only possess KaiBC. However, there are reports that they might exhibit a basic, hourglass-like timekeeping mechanism. Here we investigate the primordial circadian clock in Rhodobacter sphaeroides, which contains only KaiBC, to elucidate its inner workings despite missing KaiA. Using a combination of X-ray crystallography and cryogenic electron microscopy, we find a new dodecameric fold for KaiC, in which two hexamers are held together by a coiled-coil bundle of 12 helices. This interaction is formed by the carboxy-terminal extension of KaiC and serves as an ancient regulatory moiety that is later superseded by KaiA. A coiled-coil register shift between daytime and night-time conformations is connected to phosphorylation sites through a long-range allosteric network that spans over 140 Å. Our kinetic data identify the difference in the ATP-to-ADP ratio between day and night as the environmental cue that drives the clock. They also unravel mechanistic details that shed light on the evolution of self-sustained oscillators.
リンクNature / PubMed:36949197 / PubMed Central
手法EM (単粒子) / X線回折
解像度2.7 - 3.5 Å
構造データ

29505

8fwi

EMDB-29505, PDB-8fwi:
Structure of dodecameric KaiC-RS-S413E/S414E solved by cryo-EM
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.9 Å

29506

8fwj

EMDB-29506, PDB-8fwj:
Structure of dodecameric KaiC-RS-S413E/S414E complexed with KaiB-RS solved by cryo-EM
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.7 Å

EMDB-29507: Structure of dodecameric KaiC-RS-S413E/S414E - single hexamer focus map
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.9 Å

EMDB-29508: Structure of dodecameric KaiC-RS-S413E/S414E with bound KaiB-RS - single hexamer focus map
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.7 Å

EMDB-29509: KaiC-RS-S413E/S414E full dodecamer reconstruction
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.22 Å

EMDB-29510: KaiC-RS-S413E/S414E with bound KaiB-RS full dodecamer reconstruction
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.3 Å

PDB-8db3:
Crystal structure of KaiC with truncated C-terminal coiled-coil domain
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.9 Å

PDB-8dba:
Crystal structure of dodecameric KaiC
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 3.5 Å

化合物

ChemComp-ADP:
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / ADP, エネルギー貯蔵分子*YM / アデノシン二リン酸

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

ChemComp-HOH:
WATER / 水

ChemComp-ATP:
ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / ATP / ATP, エネルギー貯蔵分子*YM / アデノシン三リン酸

由来
  • cereibacter sphaeroides (バクテリア)
キーワードCIRCADIAN CLOCK PROTEIN / autokinase

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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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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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