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タイトルMolecular principles of redox-coupled sodium pumping of the ancient Rnf machinery.
ジャーナル・号・ページNat Commun, Vol. 16, Issue 1, Page 2302, Year 2025
掲載日2025年3月7日
著者Anuj Kumar / Jennifer Roth / Hyunho Kim / Patricia Saura / Stefan Bohn / Tristan Reif-Trauttmansdorff / Anja Schubert / Ville R I Kaila / Jan M Schuller / Volker Müller /
PubMed 要旨The Rnf complex is the primary respiratory enzyme of several anaerobic prokaryotes that transfers electrons from ferredoxin to NAD and pumps ions (Na or H) across a membrane, powering ATP synthesis. ...The Rnf complex is the primary respiratory enzyme of several anaerobic prokaryotes that transfers electrons from ferredoxin to NAD and pumps ions (Na or H) across a membrane, powering ATP synthesis. Rnf is widespread in primordial organisms and the evolutionary predecessor of the Na-pumping NADH-quinone oxidoreductase (Nqr). By running in reverse, Rnf uses the electrochemical ion gradient to drive ferredoxin reduction with NADH, providing low potential electrons for nitrogenases and CO reductases. Yet, the molecular principles that couple the long-range electron transfer to Na translocation remain elusive. Here, we resolve key functional states along the electron transfer pathway in the Na-pumping Rnf complex from Acetobacterium woodii using redox-controlled cryo-electron microscopy that, in combination with biochemical functional assays and atomistic molecular simulations, provide key insight into the redox-driven Na pumping mechanism. We show that the reduction of the unique membrane-embedded [2Fe2S] cluster electrostatically attracts Na, and in turn, triggers an inward/outward transition with alternating membrane access driving the Na pump and the reduction of NAD. Our study unveils an ancient mechanism for redox-driven ion pumping, and provides key understanding of the fundamental principles governing energy conversion in biological systems.
リンクNat Commun / PubMed:40055346 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.8 - 3.3 Å
構造データ

19915

9eri

EMDB-19915, PDB-9eri:
Cryo-EM structure of sodium pumping Rnf complex from Acetobacterium woodii bound to NADH
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.3 Å

19916

9erj

EMDB-19916, PDB-9erj:
Cryo-EM structure of sodium pumping Rnf complex from Acetobacterium woodii reduced with low potential Ferredoxin
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.9 Å

19919

9erk

EMDB-19919, PDB-9erk:
Cryo-EM structure of sodium pumping Rnf complex from Acetobacterium woodii reduced with low potential ferredoxin (consensus map)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

19920

9erl

EMDB-19920, PDB-9erl:
Cryo-EM structure of sodium pumping Rnf complex from Acetobacterium woodii in apo state
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.0 Å

化合物

ChemComp-FES:
FE2/S2 (INORGANIC) CLUSTER

ChemComp-SF4:
IRON/SULFUR CLUSTER

ChemComp-FMN:
FLAVIN MONONUCLEOTIDE / FMN

ChemComp-NAD:
NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE / NAD*YM

ChemComp-RBF:
RIBOFLAVIN / リボフラビン

ChemComp-NA:
Unknown entry / ナトリウムカチオン

由来
  • acetobacterium woodii dsm 1030 (バクテリア)
キーワードMEMBRANE PROTEIN / Bioenergetics / anaerobic cryoEM / electron transport / redox-driven sodium pumping / Anaerobic metabolism / electron transfer / sodium pumping

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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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