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タイトルDe novo design of transmembrane fluorescence-activating proteins.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 640, Issue 8057, Page 249-257, Year 2025
掲載日2025年2月19日
著者Jingyi Zhu / Mingfu Liang / Ke Sun / Yu Wei / Ruiying Guo / Lijing Zhang / Junhui Shi / Dan Ma / Qi Hu / Gaoxingyu Huang / Peilong Lu /
PubMed 要旨The recognition of ligands by transmembrane proteins is essential for the exchange of materials, energy and information across biological membranes. Progress has been made in the de novo design of ...The recognition of ligands by transmembrane proteins is essential for the exchange of materials, energy and information across biological membranes. Progress has been made in the de novo design of transmembrane proteins, as well as in designing water-soluble proteins to bind small molecules, but de novo design of transmembrane proteins that tightly and specifically bind to small molecules remains an outstanding challenge. Here we present the accurate design of ligand-binding transmembrane proteins by integrating deep learning and energy-based methods. We designed pre-organized ligand-binding pockets in high-quality four-helix backbones for a fluorogenic ligand, and generated a transmembrane span using gradient-guided hallucination. The designer transmembrane proteins specifically activated fluorescence of the target fluorophore with mid-nanomolar affinity, exhibiting higher brightness and quantum yield compared to those of enhanced green fluorescent protein. These proteins were highly active in the membrane fraction of live bacterial and eukaryotic cells following expression. The crystal and cryogenic electron microscopy structures of the designer protein-ligand complexes were very close to the structures of the design models. We showed that the interactions between ligands and transmembrane proteins within the membrane can be accurately designed. Our work paves the way for the creation of new functional transmembrane proteins, with a wide range of applications including imaging, ligand sensing and membrane transport.
リンクNature / PubMed:39972138
手法EM (単粒子) / X線回折
解像度2.1 - 2.74 Å
構造データ

60929

9ivk

EMDB-60929, PDB-9ivk:
cryo-EM structure of a tmFAP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.74 Å

PDB-8w6e:
De novo design of HBC599 binder
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.1 Å

PDB-8w6f:
Apo structure of HBC binder
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.35 Å

化合物

ChemComp-KY6:
4-[(Z)-1-cyano-2-{6-[(2-hydroxyethyl)(methyl)amino]-1-benzothiophen-2-yl}ethenyl]benzonitrile

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • artificial sequences (その他)
  • homo sapiens (ヒト)
キーワードDE NOVO PROTEIN / de novo protein design; ligand binding; fluorogenic; fluorescent protein / ligand binding / fluorogenic / fluorescent protein / MEMBRANE PROTEIN/IMMUNE SYSTEM / de novo protein design; transmembrane protein; ligand binding; fluorogenic; membrane; fluorescent protein. / MEMBRANE PROTEIN-IMMUNE SYSTEM complex

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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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