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タイトルThe Mechanism of Mineral Nucleation and Growth in a Mini-Ferritin.
ジャーナル・号・ページJ Am Chem Soc, Vol. 147, Issue 41, Page 37030-37044, Year 2025
掲載日2025年10月15日
著者Colin C Gauvin / Monika Tokmina-Lukaszewska / Hitesh Kumar Waghwani / Sterling C McBee / Trevor Douglas / Brian Bothner / C Martin Lawrence /
PubMed 要旨Iron is an enigmatic element. While necessary for life, as Fe(II) it also catalyzes formation of reactive oxygen species. To mitigate this, cellular life has evolved the ferritin protein superfamily, ...Iron is an enigmatic element. While necessary for life, as Fe(II) it also catalyzes formation of reactive oxygen species. To mitigate this, cellular life has evolved the ferritin protein superfamily, which includes the 24 subunit ferritins and bacterioferritins, and 12 subunit mini-ferritins (DPS). Each catalyze the oxidation of Fe(II) to ferric oxyhydroxide, which is then sequestered within the hollow protein shell. While there is a wealth of structural information on unmineralized ferritins, high resolution information on iron loaded ferritins is lacking, and the mechanism of iron mineralization is poorly understood. To address this, we followed iron loading in a mini-ferritin by cryo-EM. We determined a 1.86 Å structure in the unmineralized state, as well as a 1.91 Å structure of an early, iron loading state in which the mini-ferritin catalyzes nucleation of ferric oxyhydroxide at the acidic 3-fold pores. Mechanistically, a conserved crucible of precisely positioned glutamates and unsaturated main chain carbonyls are employed as a template to catalyze nucleation. A 2.4 Å structure at a later time point was also determined, revealing the role of a second constellation of main-chain carbonyls on the interior surface that subsequently supports crystalline mineral growth, that then proceeds into the center of the particle. Notably, the visualized mineral is consistent with one of two competing structural descriptions for ferrihydrite. This study provides the first pseudoatomic level observation of controlled mineral nucleation and growth in any member of the ferritin superfamily, and informs general mechanisms of nucleation and biomineralization.
リンクJ Am Chem Soc / PubMed:41052476 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度1.86 - 2.48 Å
構造データ

46055

9cz0

EMDB-46055, PDB-9cz0:
Structure of thioferritin from Pyrococcus furiosis
手法: EM (単粒子) / 解像度: 1.86 Å

46063

9cz8

EMDB-46063, PDB-9cz8:
Structure of thioferritin exhibiting iron mineral nucleation, from Pyrococcus furiosis
手法: EM (単粒子) / 解像度: 1.91 Å

46064

9cz9

EMDB-46064, PDB-9cz9:
Structure of thioferritin with averaged iron mineral core, from Pyrococcus furiosis
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.43 Å

47728

9e8s

EMDB-47728, PDB-9e8s:
Structure of thioferritin (PfDPSL) with ferrihydrite growth at a single three-fold pore.
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.48 Å

化合物

ChemComp-FE:
Unknown entry

ChemComp-HOH:
WATER

ChemComp-O:
OXYGEN ATOM / オキシド

ChemComp-OXY:
OXYGEN MOLECULE / ペルオキシド

由来
  • pyrococcus furiosus (古細菌)
キーワードMETAL BINDING PROTEIN / Ferritin / thioferritin / oxidative stress / iron homeostasis / iron mineral / ferric oxyhydroxide / nucleation / biomineral / mineral core / protein cage

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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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