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タイトルStructural insights into the mechanism and dynamics of proteorhodopsin biogenesis and retinal scavenging.
ジャーナル・号・ページNat Commun, Vol. 15, Issue 1, Page 6950, Year 2024
掲載日2024年8月13日
著者Stephan Hirschi / Thomas Lemmin / Nooraldeen Ayoub / David Kalbermatter / Daniele Pellegata / Zöhre Ucurum / Jürg Gertsch / Dimitrios Fotiadis /
PubMed 要旨Microbial ion-pumping rhodopsins (MRs) are extensively studied retinal-binding membrane proteins. However, their biogenesis, including oligomerisation and retinal incorporation, remains poorly ...Microbial ion-pumping rhodopsins (MRs) are extensively studied retinal-binding membrane proteins. However, their biogenesis, including oligomerisation and retinal incorporation, remains poorly understood. The bacterial green-light absorbing proton pump proteorhodopsin (GPR) has emerged as a model protein for MRs and is used here to address these open questions using cryo-electron microscopy (cryo-EM) and molecular dynamics (MD) simulations. Specifically, conflicting studies regarding GPR stoichiometry reported pentamer and hexamer mixtures without providing possible assembly mechanisms. We report the pentameric and hexameric cryo-EM structures of a GPR mutant, uncovering the role of the unprocessed N-terminal signal peptide in the assembly of hexameric GPR. Furthermore, certain proteorhodopsin-expressing bacteria lack retinal biosynthesis pathways, suggesting that they scavenge the cofactor from their environment. We shed light on this hypothesis by solving the cryo-EM structure of retinal-free proteoopsin, which together with mass spectrometry and MD simulations suggests that decanoate serves as a temporary placeholder for retinal in the chromophore binding pocket. Further MD simulations elucidate possible pathways for the exchange of decanoate and retinal, offering a mechanism for retinal scavenging. Collectively, our findings provide insights into the biogenesis of MRs, including their oligomeric assembly, variations in protomer stoichiometry and retinal incorporation through a potential cofactor scavenging mechanism.
リンクNat Commun / PubMed:39138159 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.82 - 3.54 Å
構造データ

EMDB-16759, PDB-8cnk:
Cryo-EM structure of retinal-free proteoopsin bound to decanoate
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.97 Å

EMDB-16795, PDB-8cqc:
Cryo-EM structure of pentameric proteorhodopsin A18L mutant
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.82 Å

EMDB-16796, PDB-8cqd:
Cryo-EM structure of hexameric proteorhodopsin A18L mutant
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.54 Å

化合物

ChemComp-DKA:
DECANOIC ACID / デカン酸

ChemComp-RET:
RETINAL / (7Z,9Z,11Z,13Z)-レチナ-ル

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • uncultured gammaproteobacteria bacterium (環境試料)
キーワードPROTON TRANSPORT / Membrane protein / Light-driven proton pump / Proteorhodopsin / Proteoopsin

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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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