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タイトルpH-dependent activation of the Na/H antiporter NhaA and conformational dynamics of its N-terminus.
ジャーナル・号・ページNat Commun, Year 2026
掲載日2026年6月12日
著者Tsai-Hsuan Weng / Balázs Fábián / Elena Olkhova / Sonja Welsch / Sarah Luise Schmidt / Tsafi Danieli / Yael Keren / Abraham Rimon / Schara Safarian / Gerhard Hummer / Etana Padan / Hartmut Michel /
PubMed 要旨Na⁺/H⁺ antiporters are vital for regulating intracellular pH and sodium ion levels across all domains of life. In Escherichia coli, NhaA is the principal Na⁺/H⁺ antiporter, exhibiting strong ...Na⁺/H⁺ antiporters are vital for regulating intracellular pH and sodium ion levels across all domains of life. In Escherichia coli, NhaA is the principal Na⁺/H⁺ antiporter, exhibiting strong pH sensitivity and rapid turnover, yet the structural transitions underlying its activation and substrate recognition have remained obscure. Here, we use single-particle cryo-electron microscopy to determine the conformational ensemble of NhaA across a physiological pH range and in the presence of Na⁺, complemented by constant-pH molecular dynamics simulations. High-resolution structures of apo and Na⁺-bound NhaA reconstituted in lipid nanodiscs reveal progressive opening of the cytoplasmic funnel with increasing pH. We also visualize the previously unresolved N-terminal tail, which forms a dynamic plug at the cytoplasmic entrance under low-pH conditions and disengages at alkaline pH, coinciding with activation. The Na⁺-bound structure captures Na⁺ coordination at the ion-binding site, and simulations suggest potential roles for the conserved charged residues. Together, these findings illuminate how pH sensing, N-terminal gating, and substrate binding are structurally coordinated in NhaA, providing a framework for understanding Na⁺/H⁺ antiporter activation and regulation, and the basis for targeting clinical important antiporters.
リンクNat Commun / PubMed:42285937
手法EM (単粒子)
解像度2.7 - 3.7 Å
構造データ

EMDB-53954, PDB-9rh1:
Cryo-EM structure of the consensus inward-facing apo NhaA dimer at pH 7.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.7 Å

EMDB-53955, PDB-9rh2:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the unplugged state at pH 7.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.7 Å

EMDB-53956, PDB-9rh3:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the plugged state at pH 7.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.7 Å

EMDB-53957, PDB-9rh4:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA with flexible N-terminus at pH 7.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.1 Å

EMDB-53958, PDB-9rh5:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the unplugged state at pH 6.3
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.3 Å

EMDB-53959, PDB-9rh6:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the plugged state at pH 6.3
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.4 Å

EMDB-53960, PDB-9rh7:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA with flexible N-terminus at pH 6.3
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.7 Å

EMDB-53961, PDB-9rh8:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the unplugged state at pH 5.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.1 Å

EMDB-53962, PDB-9rh9:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the plugged state at pH 5.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.1 Å

EMDB-53963, PDB-9rha:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA with flexible N-terminus at pH 5.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.5 Å

EMDB-53964, PDB-9rhb:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the open-funnel state at pH 8.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.9 Å

EMDB-53965, PDB-9rhc:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the unplugged state at pH 8.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.2 Å

EMDB-53966, PDB-9rhd:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA in the plugged state at pH 8.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.2 Å

EMDB-53967, PDB-9rhe:
Cryo-EM structure of the inward-facing apo NhaA with flexible N-terminus at pH 8.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.5 Å

EMDB-53968, PDB-9rhf:
Cryo-EM structure of the inward-facing sodium-bound NhaA at pH 8.5
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.0 Å

化合物

ChemComp-CDL:
CARDIOLIPIN / リン脂質*YM

ChemComp-PGT:
(1S)-2-{[{[(2R)-2,3-DIHYDROXYPROPYL]OXY}(HYDROXY)PHOSPHORYL]OXY}-1-[(PALMITOYLOXY)METHYL]ETHYL STEARATE / リン脂質*YM

ChemComp-HOH:
WATER

ChemComp-NA:
Unknown entry

由来
  • escherichia coli (大腸菌)
  • mus musculus (ハツカネズミ)
キーワードTRANSPORT PROTEIN / NhaA / sodium proton exchanger / cardiolipin

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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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