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Structure paper

タイトルStructural insights into light-gating of potassium-selective channelrhodopsin.
ジャーナル・号・ページNat Commun, Vol. 16, Issue 1, Page 1283, Year 2025
掲載日2025年2月3日
著者Takefumi Morizumi / Kyumhyuk Kim / Hai Li / Probal Nag / Tal Dogon / Oleg A Sineshchekov / Yumei Wang / Leonid S Brown / Songhwan Hwang / Han Sun / Ana-Nicoleta Bondar / Igor Schapiro / Elena G Govorunova / John L Spudich / Oliver P Ernst /
PubMed 要旨Structural information on channelrhodopsins' mechanism of light-gated ion conductance is scarce, limiting its engineering as optogenetic tools. Here, we use single-particle cryo-electron microscopy ...Structural information on channelrhodopsins' mechanism of light-gated ion conductance is scarce, limiting its engineering as optogenetic tools. Here, we use single-particle cryo-electron microscopy of peptidisc-incorporated protein samples to determine the structures of the slow-cycling mutant C110A of kalium channelrhodopsin 1 from Hyphochytrium catenoides (HcKCR1) in the dark and upon laser flash excitation. Upon photoisomerization of the retinal chromophore, the retinylidene Schiff base NH-bond reorients from the extracellular to the cytoplasmic side. This switch triggers a series of side chain reorientations and merges intramolecular cavities into a transmembrane K conduction pathway. Molecular dynamics simulations confirm K flux through the illuminated state but not through the resting state. The overall displacement between the closed and the open structure is small, involving mainly side chain rearrangements. Asp105 and Asp116 play a key role in K conductance. Structure-guided mutagenesis and patch-clamp analysis reveal the roles of the pathway-forming residues in channel gating and selectivity.
リンクNat Commun / PubMed:39900567 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度3.05 - 3.44 Å
構造データ

45467

9cdc

EMDB-45467, PDB-9cdc:
Kalium channelrhodopsin 1 C110A mutant from Hyphochytrium catenoides, Dark State
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.08 Å

45468

9cdd

EMDB-45468, PDB-9cdd:
Kalium channelrhodopsin 1 C110A mutant from Hyphochytrium catenoides, Laser-Flash-Illuminated
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.05 Å

45469

9cde

EMDB-45469, PDB-9cde:
Kalium channelrhodopsin 1 C110A mutant from Hyphochytrium catenoides, Continuous Illumination State
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.44 Å

化合物

ChemComp-RET:
RETINAL / 13-cis-レチナ-ル

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL / コレステロ-ル

ChemComp-PEE:
1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / DOPE, リン脂質*YM

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • hyphochytrium catenoides (真核生物)
キーワードMEMBRANE PROTEIN / Retinal Protein / Channelrhodopsin / Cation Channel / Peptidisc / Optogenetics / Transport Protein

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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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万見文献

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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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