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タイトルCryo-electron Microscopy Reconstruction and Stability Studies of the Wild Type and the R432A Variant of Adeno-associated Virus Type 2 Reveal that Capsid Structural Stability Is a Major Factor in Genome Packaging.
ジャーナル・号・ページJ Virol, Vol. 90, Issue 19, Page 8542-8551, Year 2016
掲載日2016年10月1日
著者Lauren M Drouin / Bridget Lins / Maria Janssen / Antonette Bennett / Paul Chipman / Robert McKenna / Weijun Chen / Nicholas Muzyczka / Giovanni Cardone / Timothy S Baker / Mavis Agbandje-McKenna /
PubMed 要旨The adeno-associated viruses (AAV) are promising therapeutic gene delivery vectors and better understanding of their capsid assembly and genome packaging mechanism is needed for improved vector ...The adeno-associated viruses (AAV) are promising therapeutic gene delivery vectors and better understanding of their capsid assembly and genome packaging mechanism is needed for improved vector production. Empty AAV capsids assemble in the nucleus prior to genome packaging by virally encoded Rep proteins. To elucidate the capsid determinants of this process, structural differences between wild-type (wt) AAV2 and a packaging deficient variant, AAV2-R432A, were examined using cryo-electron microscopy and three-dimensional image reconstruction both at an ∼5.0-Å resolution (medium) and also at 3.8- and 3.7-Å resolutions (high), respectively. The high resolution structures showed that removal of the arginine side chain in AAV2-R432A eliminated hydrogen bonding interactions, resulting in altered intramolecular and intermolecular interactions propagated from under the 3-fold axis toward the 5-fold channel. Consistent with these observations, differential scanning calorimetry showed an ∼10°C decrease in thermal stability for AAV2-R432A compared to wt-AAV2. In addition, the medium resolution structures revealed differences in the juxtaposition of the less ordered, N-terminal region of their capsid proteins, VP1/2/3. A structural rearrangement in AAV2-R432A repositioned the βA strand region under the icosahedral 2-fold axis rather than antiparallel to the βB strand, eliminating many intramolecular interactions. Thus, a single amino acid substitution can significantly alter the AAV capsid integrity to the extent of reducing its stability and possibly rendering it unable to tolerate the stress of genome packaging. Furthermore, the data show that the 2-, 3-, and 5-fold regions of the capsid contributed to producing the packaging defect and highlight a tight connection between the entire capsid in maintaining packaging efficiency.
IMPORTANCE: The mechanism of AAV genome packaging is still poorly understood, particularly with respect to the capsid determinants of the required capsid-Rep interaction. Understanding this mechanism may aid in the improvement of AAV packaging efficiency, which is currently ∼1:10 (10%) genome packaged to empty capsid in vector preparations. This report identifies regions of the AAV capsid that play roles in genome packaging and that may be important for Rep recognition. It also demonstrates the need to maintain capsid stability for the success of this process. This information is important for efforts to improve AAV genome packaging and will also inform the engineering of AAV capsid variants for improved tropism, specific tissue targeting, and host antibody escape by defining amino acids that cannot be altered without detriment to infectious vector production.
リンクJ Virol / PubMed:27440903 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度3.7 - 3.8 Å
構造データ

8099

5ipi

EMDB-8099, PDB-5ipi:
Structure of Adeno-associated virus type 2 VLP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.8 Å

8100

5ipk

EMDB-8100, PDB-5ipk:
Structure of the R432A variant of Adeno-associated virus type 2 VLP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.7 Å

由来
  • adeno-associated virus - 2 (アデノ随伴ウイルス)
キーワードVIRUS LIKE PARTICLE / Adeno-associated virus / gene therapy / icosahedral / dependoparvovirus / R432A

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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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