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タイトルPIP2 Binding at Allosteric Site Blocks Activation in Human Rod CNG Channels.
ジャーナル・号・ページbioRxiv, Year 2025
掲載日2025年12月21日
著者Taehyun Park / Crina M Nimigean /
PubMed 要旨Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PIP2) is a ubiquitous signaling lipid that regulates multiple ion channels. In human cyclic nucleotide-gated (CNG) channels, including the rod photoreceptor ...Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PIP2) is a ubiquitous signaling lipid that regulates multiple ion channels. In human cyclic nucleotide-gated (CNG) channels, including the rod photoreceptor channel, PIP2 has been reported to exert inhibitory effects, but the underlying mechanism has remained unclear. Because this inhibition lowers the apparent cGMP sensitivity of rod CNG channels, it can play a key role in controlling the light sensitivity and dynamic range of rod photoreceptors. Here we report how PIP2 modulates the function of human CNGA1 channels, the major subunit of human rod photoreceptor CNG channels. Ensemble ion flux assays with liposome-reconstituted purified CNGA1 channels demonstrated robust inhibition by PIP2 via a reduction in apparent cGMP sensitivity, and single-channel recordings revealed PIP2 reduces the channel's open probability without altering unitary conductance. To uncover the structural basis, we determined cryo-EM structures of CNGA1 in lipid nanodiscs under multiple ligand conditions. In PIP2-free conditions, closed, intermediate, and open conformations were observed, whereas in the presence of PIP2, the open state was absent. Density consistent with bound PIP2 was detected at inter-protomer grooves between the voltage-sensing and pore domains indicating that PIP2 binding stabilizes non-conductive conformations by sterically preventing C-linker elevation and outward movement of helix S6, conformational changes needed for pore dilation. Collectively, our results establish a structural mechanism for PIP2-mediated inhibition of rod CNG channels, define a mechanistic framework for phosphoinositide control of ligand-gated channels across the CNG superfamily, and provide an inhibitory allosteric binding site for future drug targeting in this channel family.
リンクbioRxiv / PubMed:41473327 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.07 - 2.64 Å
構造データ

EMDB-74534, PDB-9zpv:
CNGA1 channel closed state in nanodisc cGMP-free
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.07 Å

EMDB-74535, PDB-9zpw:
CNGA1 channel intermediate state in nanodisc cGMP-bound
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.47 Å

EMDB-74536, PDB-9zpx:
CNGA1 channel open state in nanodisc cGMP-bound
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.64 Å

EMDB-74537, PDB-9zpy:
CNGA1 channel closed state in nanodisc with brain PIP2 cGMP-free
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.48 Å

EMDB-74538, PDB-9zpz:
CNGA1 channel intermediate state in nanodisc with brain PIP2 cGMP-bound
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.64 Å

EMDB-74539, PDB-9zq0:
CNGA1 channel closed state in nanodisc with diC8-PIP2 cGMP-free
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.11 Å

EMDB-74540, PDB-9zq1:
CNGA1 channel intermediate state in nanodisc with diC8-PIP2 cGMP-bound
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.22 Å

化合物

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL / コレステロ-ル

ChemComp-PCW:
1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / DOPC / DOPC, リン脂質*YM

ChemComp-K:
Unknown entry / カリウムカチオン

ChemComp-PCG:
CYCLIC GUANOSINE MONOPHOSPHATE / cGMP

ChemComp-PT5:
[(2R)-1-octadecanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(oxidanyl)-4,5-diphosphonooxy-cyclohexyl]oxy-phospho / リン脂質*YM

ChemComp-PIO:
[(2R)-2-octanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(oxidanyl)-4,5-diphosphonooxy-cyclohexyl]oxy-phosphoryl]oxy-propyl] octanoate / 1-O-(1-O,2-O-ジオクタノイル-L-グリセロ-3-ホスホ)-D-myo-イノシト-ル4,5-ビスりん酸

由来
  • homo sapiens (ヒト)
キーワードTRANSPORT PROTEIN / Cyclic nucleotide-gated channel / Rod photoreceptor / CNGA1 / Ion 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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万見文献

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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
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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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