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タイトルCryo-EM structures of a human ABCG2 mutant trapped in ATP-bound and substrate-bound states.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 563, Issue 7731, Page 426-430, Year 2018
掲載日2018年11月7日
著者Ioannis Manolaridis / Scott M Jackson / Nicholas M I Taylor / Julia Kowal / Henning Stahlberg / Kaspar P Locher /
PubMed 要旨ABCG2 is a transporter protein of the ATP-binding-cassette (ABC) family that is expressed in the plasma membrane in cells of various tissues and tissue barriers, including the blood-brain, blood- ...ABCG2 is a transporter protein of the ATP-binding-cassette (ABC) family that is expressed in the plasma membrane in cells of various tissues and tissue barriers, including the blood-brain, blood-testis and maternal-fetal barriers. Powered by ATP, it translocates endogenous substrates, affects the pharmacokinetics of many drugs and protects against a wide array of xenobiotics, including anti-cancer drugs. Previous studies have revealed the architecture of ABCG2 and the structural basis of its inhibition by small molecules and antibodies. However, the mechanisms of substrate recognition and ATP-driven transport are unknown. Here we present high-resolution cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures of human ABCG2 in a substrate-bound pre-translocation state and an ATP-bound post-translocation state. For both structures, we used a mutant containing a glutamine replacing the catalytic glutamate (ABCG2), which resulted in reduced ATPase and transport rates and facilitated conformational trapping for structural studies. In the substrate-bound state, a single molecule of estrone-3-sulfate (ES) is bound in a central, hydrophobic and cytoplasm-facing cavity about halfway across the membrane. Only one molecule of ES can bind in the observed binding mode. In the ATP-bound state, the substrate-binding cavity has collapsed while an external cavity has opened to the extracellular side of the membrane. The ATP-induced conformational changes include rigid-body shifts of the transmembrane domains, pivoting of the nucleotide-binding domains (NBDs), and a change in the relative orientation of the NBD subdomains. Mutagenesis and in vitro characterization of transport and ATPase activities demonstrate the roles of specific residues in substrate recognition, including a leucine residue that forms a 'plug' between the two cavities. Our results show how ABCG2 harnesses the energy of ATP binding to extrude ES and other substrates, and suggest that the size and binding affinity of compounds are important for distinguishing substrates from inhibitors.
リンクNature / PubMed:30405239 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度3.09 - 3.58 Å
構造データ

0190

6hbu

6hzm

EMDB-0190, PDB-6hbu:
Cryo-EM structure of the ABCG2 E211Q mutant bound to ATP and Magnesium
PDB-6hzm: Cryo-EM structure of the ABCG2 E211Q mutant bound to ATP and Magnesium (alternative placement of Magnesium into the cryo-EM density)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.09 Å

0196

6hco

EMDB-0196, PDB-6hco:
Cryo-EM structure of the ABCG2 E211Q mutant bound to estrone 3-sulfate and 5D3-Fab
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.58 Å

化合物

ChemComp-ATP:
ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / ATP / ATP, エネルギー貯蔵分子*YM

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

ChemComp-FY5:
estrone 3-sulfate / 薬剤, ホルモン*YM

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • homo sapiens (ヒト)
  • mus musculus (ハツカネズミ)
キーワードMEMBRANE PROTEIN / Multidrug transporter / cancer

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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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