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タイトルVisualizing translation dynamics at atomic detail inside a bacterial cell.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 610, Issue 7930, Page 205-211, Year 2022
掲載日2022年9月28日
著者Liang Xue / Swantje Lenz / Maria Zimmermann-Kogadeeva / Dimitry Tegunov / Patrick Cramer / Peer Bork / Juri Rappsilber / Julia Mahamid /
PubMed 要旨Translation is the fundamental process of protein synthesis and is catalysed by the ribosome in all living cells. Here we use advances in cryo-electron tomography and sub-tomogram analysis to ...Translation is the fundamental process of protein synthesis and is catalysed by the ribosome in all living cells. Here we use advances in cryo-electron tomography and sub-tomogram analysis to visualize the structural dynamics of translation inside the bacterium Mycoplasma pneumoniae. To interpret the functional states in detail, we first obtain a high-resolution in-cell average map of all translating ribosomes and build an atomic model for the M. pneumoniae ribosome that reveals distinct extensions of ribosomal proteins. Classification then resolves 13 ribosome states that differ in their conformation and composition. These recapitulate major states that were previously resolved in vitro, and reflect intermediates during active translation. On the basis of these states, we animate translation elongation inside native cells and show how antibiotics reshape the cellular translation landscapes. During translation elongation, ribosomes often assemble in defined three-dimensional arrangements to form polysomes. By mapping the intracellular organization of translating ribosomes, we show that their association into polysomes involves a local coordination mechanism that is mediated by the ribosomal protein L9. We propose that an extended conformation of L9 within polysomes mitigates collisions to facilitate translation fidelity. Our work thus demonstrates the feasibility of visualizing molecular processes at atomic detail inside cells.
リンクNature / PubMed:36171285 / PubMed Central
手法EM (サブトモグラム平均)
解像度3.4 - 23.0 Å
構造データ

EMDB-13234, PDB-7p6z:
Mycoplasma pneumoniae 70S ribosome in untreated cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 3.5 Å

EMDB-13272, PDB-7pah:
70S ribosome with P- and E-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.5 Å

EMDB-13273, PDB-7pai:
70S ribosome with P-site tRNA in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 6.7 Å

EMDB-13274, PDB-7paj:
70S ribosome with EF-Tu-tRNA, P- and E-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 7.3 Å

EMDB-13275, PDB-7pak:
70S ribosome with EF-Tu-tRNA and P-site tRNA in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 5.3 Å

EMDB-13276, PDB-7pal:
70S ribosome with A- and P-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 4.7 Å

EMDB-13277, PDB-7pam:
70S ribosome with A*- and P/E-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 6.8 Å

EMDB-13278, PDB-7pan:
70S ribosome with A/P- and P/E-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.7 Å

EMDB-13279, PDB-7pao:
70S ribosome with EF-G, A*- and P/E-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 7.0 Å

EMDB-13280, PDB-7paq:
70S ribosome with EF-G, A/P- and P/E-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 8.9 Å

EMDB-13281, PDB-7par:
70S ribosome with EF-G, ap/P- and pe/E-site tRNAs in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 8.2 Å

EMDB-13282, PDB-7pas:
70S ribosome with P/E-site tRNA in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 16.0 Å

EMDB-13283: 70S ribosome class with unexplained density near P site in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 16.0 Å

EMDB-13284: 70S ribosome with dim 30S subunit in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 23.0 Å

EMDB-13285, PDB-7pat:
free 50S in untreated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.2 Å

EMDB-13286, PDB-7pau:
free 50S in complex with ribosome recycling factor in untreated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 8.3 Å

EMDB-13287: polysome, ribosome pair (conformation 1) in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 12.0 Å

EMDB-13288: polysome, ribosome pair (conformation 2) in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 13.0 Å

EMDB-13289: polysome, ribosome pair (conformation 3) in Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 14.0 Å

EMDB-13410, PDB-7ph9:
70S ribosome with P-site tRNA in chloramphenicol-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 8.7 Å

EMDB-13411, PDB-7pha:
70S ribosome with EF-Tu-tRNA and P-site tRNA in chloramphenicol-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 8.5 Å

EMDB-13412, PDB-7phb:
70S ribosome with A- and P-site tRNAs in chloramphenicol-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 4.9 Å

EMDB-13413, PDB-7phc:
70S ribosome with A*- and P/E-site tRNAs in chloramphenicol-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.9 Å

EMDB-13414: 70S ribosome with dim 30S subunit in chloramphenicol-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 16.7 Å

EMDB-13431: free 50S in spectinomycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.9 Å

EMDB-13432, PDB-7pi8:
70S ribosome with P-site tRNA in spectinomycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 8.9 Å

EMDB-13433, PDB-7pi9:
70S ribosome with EF-Tu-tRNA and P-site tRNA in spectinomycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 6.3 Å

EMDB-13434, PDB-7pia:
70S ribosome with A/P- and P/E-site tRNAs in spectinomycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 13.6 Å

EMDB-13435, PDB-7pib:
70S ribosome with EF-G, A/P- and P/E-site tRNAs in spectinomycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 4.7 Å

EMDB-13436, PDB-7pic:
70S ribosome with P/E-site tRNA in spectinomycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.1 Å

EMDB-13445, PDB-7pio:
70S ribosome with P-site tRNA in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.5 Å

EMDB-13446, PDB-7pip:
70S ribosome with EF-Tu-tRNA and P-site tRNA in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.3 Å

EMDB-13447, PDB-7piq:
70S ribosome with A- and P-site tRNAs in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 9.7 Å

EMDB-13448, PDB-7pir:
70S ribosome with A*- and P/E-site tRNAs in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 12.1 Å

EMDB-13449, PDB-7pis:
70S ribosome with EF-G, A*- and P/E-site tRNAs in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 15.0 Å

EMDB-13450, PDB-7pit:
70S ribosome with EF-G, A/P- and P/E-site tRNAs in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 5.7 Å

EMDB-13451: 70S ribosome with dim 30S subunit in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 20.7 Å

EMDB-13452: free 50S in pseudouridimycin-treated Mycoplasma pneumoniae cells
手法: EM (サブトモグラム平均) / 解像度: 8.7 Å

PDB-7ooc:
Mycoplasma pneumoniae 30S subunit of ribosomes in chloramphenicol-treated cells
手法: ELECTRON MICROSCOPY / 解像度: 3.7 Å

PDB-7ood:
Mycoplasma pneumoniae 50S subunit of ribosomes in chloramphenicol-treated cells
手法: ELECTRON MICROSCOPY / 解像度: 3.4 Å

化合物

ChemComp-ZN:
Unknown entry

ChemComp-K:
Unknown entry / カリウムカチオン

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

ChemComp-CLM:
CHLORAMPHENICOL / 抗生剤*YM

ChemComp-SCM:
SPECTINOMYCIN / スペクチノマイシン / 抗生剤*YM

由来
  • mycoplasma pneumoniae (strain atcc 29342 / m129) (バクテリア)
  • mycoplasma pneumoniae m129 (バクテリア)
  • mycoplasmoides pneumoniae m129 (バクテリア)
キーワードRIBOSOME / In-cell cryo-electron tomography chloramphenicol-treated sub-tomogram analysis / In-cell cryo-electron tomography / sub-tomogram analysis / TRANSLATION / translation intermediate state / translation termination / chloramphenicol / spectinomycin / pseudouridimycin

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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
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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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