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タイトルStructures, functions and adaptations of the human LINE-1 ORF2 protein.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 626, Issue 7997, Page 194-206, Year 2024
掲載日2023年12月14日
著者Eric T Baldwin / Trevor van Eeuwen / David Hoyos / Arthur Zalevsky / Egor P Tchesnokov / Roberto Sánchez / Bryant D Miller / Luciano H Di Stefano / Francesc Xavier Ruiz / Matthew Hancock / Esin Işik / Carlos Mendez-Dorantes / Thomas Walpole / Charles Nichols / Paul Wan / Kirsi Riento / Rowan Halls-Kass / Martin Augustin / Alfred Lammens / Anja Jestel / Paula Upla / Kera Xibinaku / Samantha Congreve / Maximiliaan Hennink / Kacper B Rogala / Anna M Schneider / Jennifer E Fairman / Shawn M Christensen / Brian Desrosiers / Gregory S Bisacchi / Oliver L Saunders / Nafeeza Hafeez / Wenyan Miao / Rosana Kapeller / Dennis M Zaller / Andrej Sali / Oliver Weichenrieder / Kathleen H Burns / Matthias Götte / Michael P Rout / Eddy Arnold / Benjamin D Greenbaum / Donna L Romero / John LaCava / Martin S Taylor /
PubMed 要旨The LINE-1 (L1) retrotransposon is an ancient genetic parasite that has written around one-third of the human genome through a 'copy and paste' mechanism catalysed by its multifunctional enzyme, open ...The LINE-1 (L1) retrotransposon is an ancient genetic parasite that has written around one-third of the human genome through a 'copy and paste' mechanism catalysed by its multifunctional enzyme, open reading frame 2 protein (ORF2p). ORF2p reverse transcriptase (RT) and endonuclease activities have been implicated in the pathophysiology of cancer, autoimmunity and ageing, making ORF2p a potential therapeutic target. However, a lack of structural and mechanistic knowledge has hampered efforts to rationally exploit it. We report structures of the human ORF2p 'core' (residues 238-1061, including the RT domain) by X-ray crystallography and cryo-electron microscopy in several conformational states. Our analyses identified two previously undescribed folded domains, extensive contacts to RNA templates and associated adaptations that contribute to unique aspects of the L1 replication cycle. Computed integrative structural models of full-length ORF2p show a dynamic closed-ring conformation that appears to open during retrotransposition. We characterize ORF2p RT inhibition and reveal its underlying structural basis. Imaging and biochemistry show that non-canonical cytosolic ORF2p RT activity can produce RNA:DNA hybrids, activating innate immune signalling through cGAS/STING and resulting in interferon production. In contrast to retroviral RTs, L1 RT is efficiently primed by short RNAs and hairpins, which probably explains cytosolic priming. Other biochemical activities including processivity, DNA-directed polymerization, non-templated base addition and template switching together allow us to propose a revised L1 insertion model. Finally, our evolutionary analysis demonstrates structural conservation between ORF2p and other RNA- and DNA-dependent polymerases. We therefore provide key mechanistic insights into L1 polymerization and insertion, shed light on the evolutionary history of L1 and enable rational drug development targeting L1.
リンクNature / PubMed:38096902 / PubMed Central
手法EM (単粒子) / X線回折
解像度2.1 - 4.06 Å
構造データ

EMDB-40856: Single particle reconstruction of the human LINE-1 ORF2p without substrate (apo)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 4.06 Å

40858

8sxt

EMDB-40858, PDB-8sxt:
Structure of LINE-1 ORF2p with template:primer hybrid
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.3 Å

40859

8sxu

EMDB-40859, PDB-8sxu:
Structure of LINE-1 ORF2p with an oligo(A) template
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.66 Å

PDB-8c8j:
Long Interspersed Nuclear Element 1 (LINE-1) reverse transcriptase ternary complex with hybrid duplex and dTTP
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.1 Å

化合物

ChemComp-CIT:
CITRIC ACID / クエン酸

ChemComp-TTP:
THYMIDINE-5'-TRIPHOSPHATE / dTTP

ChemComp-EDO:
1,2-ETHANEDIOL / エチレングリコ-ル

ChemComp-DMS:
DIMETHYL SULFOXIDE / 2-チアプロパン2-オキシド / DMSO, 沈殿剤*YM

ChemComp-DIO:
1,4-DIETHYLENE DIOXIDE / 1,4-ジオキサン

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

ChemComp-CL:
Unknown entry / クロリド

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • homo sapiens (ヒト)
  • synthetic construct (人工物)
キーワードREPLICATION / REVERSE TRANSCRIPTASE / RT / DTTP / HYRBID DUPLEX / TEMPLATE PRIMER / RNA BINDING PROTEIN/RNA/DNA / LINE-1 / RNA BINDING PROTEIN / RNA BINDING PROTEIN-RNA-DNA complex / RNA BINDING PROTEIN/RNA / RNA BINDING PROTEIN-RNA complex

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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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  • 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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