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タイトルAdeno-associated Virus 9 Structural Rearrangements Induced by Endosomal Trafficking pH and Glycan Attachment.
ジャーナル・号・ページJ Virol, Vol. 95, Issue 19, Page e0084321, Year 2021
掲載日2021年9月9日
著者Judit J Penzes / Paul Chipman / Nilakshee Bhattacharya / Allison Zeher / Rick Huang / Robert McKenna / Mavis Agbandje-McKenna /
PubMed 要旨Adeno-associated viruses (AAVs) are small nonenveloped single-stranded DNA (ssDNA) viruses that are currently being developed as gene therapy biologics. After cell entry, AAVs traffic to the nucleus ...Adeno-associated viruses (AAVs) are small nonenveloped single-stranded DNA (ssDNA) viruses that are currently being developed as gene therapy biologics. After cell entry, AAVs traffic to the nucleus using the endo-lysosomal pathway. The subsequent decrease in pH triggers conformational changes to the capsid that enable the externalization of the capsid protein (VP) N termini, including the unique domain of the minor capsid protein VP1 (VP1u), which permits the phospholipase activity required for the capsid lysosomal egress. Here, we report the AAV9 capsid structure, determined at the endosomal pHs (7.4, 6.0, 5.5, and 4.0), and terminal galactose-bound AAV9 capsids at pHs 7.4 and 5.5 using cryo-electron microscopy and three-dimensional image reconstruction. Taken together, these studies provide insight into AAV9 capsid conformational changes at the 5-fold pore during endosomal trafficking, in both the presence and absence of its cellular glycan receptor. We visualized, for the first time, that acidification induces the externalization of the VP3 and possibly VP2 N termini, presumably in prelude to the externalization of VP1u at pH 4.0, which is essential for lysosomal membrane disruption. In addition, the structural study of AAV9-galactose interactions demonstrates that AAV9 remains attached to its glycan receptor at the late endosome pH 5.5. This interaction significantly alters the conformational stability of the variable region I of the VPs, as well as the dynamics associated with VP N terminus externalization. There are 13 distinct Adeno-associated virus (AAV) serotypes that are structurally homologous and whose capsid proteins (VP1 to -3) are similar in amino acid sequence. However, AAV9 is one of the most commonly studied and is used as a gene therapy vector. This is partly because AAV9 is capable of crossing the blood-brain barrier and readily transduces a wide array of tissues, including the central nervous system. In this study, we provide AAV9 capsid structural insight during intracellular trafficking. Although the AAV capsid has been shown to externalize the N termini of its VPs, to enzymatically disrupt the lysosome membrane at low pH, there was no structural evidence to confirm this. By utilizing AAV9 as our model, we provide the first structural evidence that the externalization process occurs at the protein interface at the icosahedral 5-fold symmetry axis and can be triggered by lowering the pH.
リンクJ Virol / PubMed:34260280 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.43 - 2.99 Å
構造データ

23973

7mt0

EMDB-23973, PDB-7mt0:
Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 7.4
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.82 Å

23986

7mtg

EMDB-23986, PDB-7mtg:
Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 6.0
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.67 Å

23993

7mtp

EMDB-23993, PDB-7mtp:
Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 5.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.79 Å

23999

7mtw

EMDB-23999, PDB-7mtw:
Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 4.0
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.99 Å

24000

7mtz

EMDB-24000, PDB-7mtz:
Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH pH 7.4 in complex with terminal galactose
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.43 Å

24003

7mua

EMDB-24003, PDB-7mua:
Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH pH 5.5 in complex with terminal galactose
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.68 Å

化合物

ChemComp-GAL:
beta-D-galactopyranose / β-D-ガラクトピラノ-ス

由来
  • adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
キーワードVIRUS LIKE PARTICLE / adeno-associated virus / pH / phospholipase-A2 / capsid / gene therapy / AAV9 / dependoparvovirus / intracellular trafficking / endosome / galactose / glycan attachment

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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://pdbjlvh1.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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