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タイトルChemical Mechanism of Allosteric and Asymmetric Dark Reversion in a Bacterial Phytochrome Uncovered by Cryo-EM.
ジャーナル・号・ページJ Am Chem Soc, Vol. 147, Issue 49, Page 45701-45711, Year 2025
掲載日2025年12月10日
著者Szabolcs Bódizs / Anna-Lena M Fischer / Miklós Cervenak / Sayan Prodhan / Michal Maj / Sebastian Westenhoff /
PubMed 要旨Phytochromes are light-sensitive proteins that are found in plants, fungi, and bacteria. They exist in two functional states, Pr and Pfr, distinguished by / isomers of their bilin chromophore. The ...Phytochromes are light-sensitive proteins that are found in plants, fungi, and bacteria. They exist in two functional states, Pr and Pfr, distinguished by / isomers of their bilin chromophore. The chromophore can photoswitch between these states but also thermally converts in darkness. Despite the importance of the latter reaction, it is unknown how it is controlled by the phytochrome's structure. Here, we present single-particle cryo-EM measurements on the bacteriophytochrome (PaBphP) carried out at multiple time points during dark reversion from Pr to Pfr. These experiments resolved the structure of a PrPfr hybrid state as a transient intermediate. Surprisingly, we find that only protomer B converts back to Pfr in the hybrid, while protomer A remains in Pr. We identify structural asymmetries in the precursor Pr state, which extend from the homodimer interface to a conserved histidine (H277). The hydrogen-bonding network around the chromophore is modulated, explaining how a phytochrome exerts control over the isomerization reaction. These findings establish that dark reversion is governed by conformational selection between two substates, whereby one is "dark-reversion ready" and the other blocks the reaction. Moreover, we explain how the equilibrium of the states is allosterically controlled across the dimer. Together, these findings provide a structural framework for tuning phytochrome signaling lifetimes in optogenetic applications.
リンクJ Am Chem Soc / PubMed:41317121 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.8 - 2.87 Å
構造データ

EMDB-53913: Consensus reconstruction of the PrPfr hybrid state of the Pseudomonas aeruginosa bacteriophytochrome / PaBphP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

EMDB-53914: Focus map on protomer A of the PrPfr hybrid state of the Pseudomonas aeruginosa bacteriophytochrome / PaBphP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.87 Å

EMDB-53915: Focused reconstruction of protomer B of the PrPfr hybrid state of the Pseudomonas aeruginosa bacteriophytochrome / PaBphP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.85 Å

53916

9rcc

EMDB-53916, PDB-9rcc:
PrPfr hybrid state of the Pseudomonas aeruginosa bacteriophytochrome / PaBphP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

化合物

ChemComp-LBV:
3-[2-[(Z)-[3-(2-carboxyethyl)-5-[(Z)-(4-ethenyl-3-methyl-5-oxidanylidene-pyrrol-2-ylidene)methyl]-4-methyl-pyrrol-1-ium

由来
  • pseudomonas aeruginosa (緑膿菌)
キーワードCYTOSOLIC PROTEIN / Phytochrome / Bacteriophytochrome / Photoreceptor / Histidine kinase

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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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