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Structure paper

タイトルProduct-stabilized filamentation by human glutamine synthetase allosterically tunes metabolic activity.
ジャーナル・号・ページbioRxiv, Year 2025
掲載日2025年7月6日
著者Eric Greene / Richard Muniz / Hiroki Yamamura / Samuel E Hoff / Priyanka Bajaj / D John Lee / Erin M Thompson / Angelika Arada / Gyun Min Lee / Massimiliano Bonomi / Justin M Kollman / James S Fraser /
PubMed 要旨To maintain metabolic homeostasis, enzymes must adapt to fluctuating nutrient levels through mechanisms beyond gene expression. Here, we demonstrate that human glutamine synthetase (GS) can ...To maintain metabolic homeostasis, enzymes must adapt to fluctuating nutrient levels through mechanisms beyond gene expression. Here, we demonstrate that human glutamine synthetase (GS) can reversibly polymerize into filaments aided by a composite binding site formed at the filament interface by the product, glutamine. Time-resolved cryo-electron microscopy (cryo-EM) confirms that glutamine binding stabilizes these filaments, which in turn exhibit reduced catalytic specificity for ammonia at physiological concentrations. This inhibition appears induced by a conformational change that remodulates the active site loop ensemble gating substrate entry. Metadynamics ensemble refinement revealed >10 Å conformational range for the active site loop and that the loop is stabilized by transient contacts. This disorder is significant, as we show that the transient contacts which stabilize this loop in a closed conformation are essential for catalysis both and in cells. We propose that GS filament formation constitutes a negative-feedback mechanism, directly linking product concentration to the structural and functional remodeling of the enzyme.
リンクbioRxiv / PubMed:40631248 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度1.95 - 2.27 Å
構造データ

70841

9otm

EMDB-70841, PDB-9otm:
Human glutamine synthetase filament under turnover conditions
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.19 Å

70842

9otn

EMDB-70842, PDB-9otn:
Human glutamine synthetase filament bound to ATP
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.11 Å

70843

9oto

EMDB-70843, PDB-9oto:
Human glutamine synthetase decamer under turnover conditions
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.03 Å

70844

9otp

EMDB-70844, PDB-9otp:
Human glutamine synthetase R298A decamer under turnover conditions
手法: EM (単粒子) / 解像度: 1.95 Å

70845

9otq

EMDB-70845, PDB-9otq:
Human glutamine synthetase filament apo
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.27 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-GLN:
GLUTAMINE / グルタミン

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

由来
  • homo sapiens (ヒト)
キーワードLIGASE / Glutamine synthetase / glutamate-ammonia ligase / filament / Type II / turnover conditions

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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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