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万見
- EMDB-18541: Structure of the mu opioid receptor bound to the antagonist nanob... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-18541
タイトルStructure of the mu opioid receptor bound to the antagonist nanobody NbE
マップデータDeepEMhancer sharpened map of the MOR_NbE_NabFab_anti-Fab complex.
試料
  • 複合体: MOR-NbE-NabFab-AntiFab complex
    • タンパク質・ペプチド: Mu-type opioid receptor
    • タンパク質・ペプチド: Nanobody E (NbE)
    • タンパク質・ペプチド: NabFab HC
    • タンパク質・ペプチド: NabFab LC
    • タンパク質・ペプチド: Anti-Fab Nanobody
キーワードopioid receptor / nanobody / antagonist / NabFab / MOR / MEMBRANE PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


Opioid Signalling / spine apparatus / beta-endorphin receptor activity / morphine receptor activity / negative regulation of Wnt protein secretion / Peptide ligand-binding receptors / adenylate cyclase-inhibiting opioid receptor signaling pathway / positive regulation of appetite / G-protein activation / G protein-coupled opioid receptor activity ...Opioid Signalling / spine apparatus / beta-endorphin receptor activity / morphine receptor activity / negative regulation of Wnt protein secretion / Peptide ligand-binding receptors / adenylate cyclase-inhibiting opioid receptor signaling pathway / positive regulation of appetite / G-protein activation / G protein-coupled opioid receptor activity / negative regulation of luteinizing hormone secretion / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / sperm ejaculation / G alpha (i) signalling events / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / negative regulation of nitric oxide biosynthetic process / negative regulation of adenylate cyclase-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / neuropeptide binding / negative regulation of cAMP-mediated signaling / regulation of NMDA receptor activity / positive regulation of neurogenesis / eating behavior / negative regulation of cytosolic calcium ion concentration / transmission of nerve impulse / social behavior / G-protein alpha-subunit binding / voltage-gated calcium channel activity / GABA-ergic synapse / neuropeptide signaling pathway / positive regulation of gluconeogenesis / sensory perception of pain / dendrite membrane / presynaptic modulation of chemical synaptic transmission / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled receptor signaling pathway / dendrite cytoplasm / excitatory postsynaptic potential / locomotory behavior / G protein-coupled receptor activity / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / G-protein beta-subunit binding / presynaptic membrane / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / postsynaptic membrane / perikaryon / response to ethanol / positive regulation of ERK1 and ERK2 cascade / endosome / neuron projection / G protein-coupled receptor signaling pathway / protein domain specific binding / axon / focal adhesion / dendrite / membrane / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Mu opioid receptor / Opioid receptor / G-protein coupled receptors family 1 signature. / G protein-coupled receptor, rhodopsin-like / GPCR, rhodopsin-like, 7TM / G-protein coupled receptors family 1 profile. / 7 transmembrane receptor (rhodopsin family)
類似検索 - ドメイン・相同性
Mu-type opioid receptor
類似検索 - 構成要素
生物種Mus musculus (ハツカネズミ) / Lama glama (ラマ) / synthetic construct (人工物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.2 Å
データ登録者Yu J / Kumar A / Zhang X / Martin C / Raia P / Manglik A / Ballet S / Boland A / Stoeber M
資金援助 スイス, 3件
OrganizationGrant number国
Swiss National Science FoundationTMSGI3_211581 スイス
Swiss National Science Foundation310030_185235 スイス
Swiss National Science FoundationPCEFP3_181282 スイス
引用ジャーナル: bioRxiv / 年: 2023
タイトル: Structural Basis of μ-Opioid Receptor-Targeting by a Nanobody Antagonist.
著者: Jun Yu / Amit Kumar / Xuefeng Zhang / Charlotte Martin / Pierre Raia / Antoine Koehl / Toon Laeremans / Jan Steyaert / Aashish Manglik / Steven Ballet / Andreas Boland / Miriam Stoeber /
要旨: The μ-opioid receptor (μOR), a prototypical member of the G protein-coupled receptor (GPCR) family, is the molecular target of opioid analgesics such as morphine and fentanyl. Due to the ...The μ-opioid receptor (μOR), a prototypical member of the G protein-coupled receptor (GPCR) family, is the molecular target of opioid analgesics such as morphine and fentanyl. Due to the limitations and severe side effects of currently available opioid drugs, there is considerable interest in developing novel modulators of μOR function. Most GPCR ligands today are small molecules, however biologics, including antibodies and nanobodies, are emerging as alternative therapeutics with clear advantages such as affinity and target selectivity. Here, we describe the nanobody NbE, which selectively binds to the μOR and acts as an antagonist. We functionally characterize NbE as an extracellular and genetically encoded μOR ligand and uncover the molecular basis for μOR antagonism by solving the cryo-EM structure of the NbE-μOR complex. NbE displays a unique ligand binding mode and achieves μOR selectivity by interactions with the orthosteric pocket and extracellular receptor loops. Based on a β-hairpin loop formed by NbE that deeply inserts into the μOR and centers most binding contacts, we design short peptide analogues that retain μOR antagonism. The work illustrates the potential of nanobodies to uniquely engage with GPCRs and describes novel μOR ligands that can serve as a basis for therapeutic developments.
履歴
登録2023年9月29日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年12月27日-
マップ公開2023年12月27日-
更新2023年12月27日-
現状2023年12月27日処理サイト: PDBe / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_18541.png

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_18541.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 125 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈DeepEMhancer sharpened map of the MOR_NbE_NabFab_anti-Fab complex.
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.9759 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.2
最小 - 最大-0.044121403 - 1.7903484
平均 (標準偏差)0.00039334194 (±0.016585164)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ320320320
Spacing320320320
セルA=B=C: 312.288 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_18541_msk_1.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: Unsharpened map of the MOR NbE NabFab anti-Fab complex.

ファイルemd_18541_additional_1.map
注釈Unsharpened map of the MOR_NbE_NabFab_anti-Fab complex.
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: Unsharpened MOR NbE map (focused refinement).

ファイルemd_18541_additional_2.map
注釈Unsharpened MOR_NbE map (focused refinement).
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: DeepEMhancer sharpened MOR NbE map (focused refinement).

ファイルemd_18541_additional_3.map
注釈DeepEMhancer sharpened MOR_NbE map (focused refinement).
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: Half map A of the MOR NbE map (focused refinement).

ファイルemd_18541_additional_4.map
注釈Half map A of the MOR_NbE map (focused refinement).
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: Half map B of the MOR NbE map (focused refinement).

ファイルemd_18541_additional_5.map
注釈Half map B of the MOR_NbE map (focused refinement).
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Half map A of the MOR NbE NabFab anti-Fab complex.

ファイルemd_18541_half_map_1.map
注釈Half map A of the MOR_NbE_NabFab_anti-Fab complex.
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Half map B of the MOR NbE NabFab anti-Fab complex.

ファイルemd_18541_half_map_2.map
注釈Half map B of the MOR_NbE_NabFab_anti-Fab complex.
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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試料の構成要素

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全体 : MOR-NbE-NabFab-AntiFab complex

全体名称: MOR-NbE-NabFab-AntiFab complex
要素
  • 複合体: MOR-NbE-NabFab-AntiFab complex
    • タンパク質・ペプチド: Mu-type opioid receptor
    • タンパク質・ペプチド: Nanobody E (NbE)
    • タンパク質・ペプチド: NabFab HC
    • タンパク質・ペプチド: NabFab LC
    • タンパク質・ペプチド: Anti-Fab Nanobody

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超分子 #1: MOR-NbE-NabFab-AntiFab complex

超分子名称: MOR-NbE-NabFab-AntiFab complex / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
詳細: Mu-opioid receptor bound to a nanobody antagonist (NbE), and NabFab module used as fiducial marker.
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 120 KDa

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分子 #1: Mu-type opioid receptor

分子名称: Mu-type opioid receptor / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / 詳細: MOR-2xSTREP-8xHIS / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 53.994215 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: MKTIIALSYI FCLVFADYKD DDDAMGPGNI SDCSDPLAPA SCSPAPGSWL NLSHVDGNQS DPCGPNRTGL GENLYFQGSH SLCPQTGSP SMVTAITIMA LYSIVCVVGL FGNFLVMYVI VRYTKMKTAT NIYIFNLALA DALATSTLPF QSVNYLMGTW P FGNILCKI ...文字列:
MKTIIALSYI FCLVFADYKD DDDAMGPGNI SDCSDPLAPA SCSPAPGSWL NLSHVDGNQS DPCGPNRTGL GENLYFQGSH SLCPQTGSP SMVTAITIMA LYSIVCVVGL FGNFLVMYVI VRYTKMKTAT NIYIFNLALA DALATSTLPF QSVNYLMGTW P FGNILCKI VISIDYYNMF TSIFTLCTMS VDRYIAVCHP VKALDFRTPR NAKIVNVCNW ILSSAIGLPV MFMATTKYRQ GS IDCTLTF SHPTWYWENL LKICVFIFAF IMPVLIITVC YGLMILRLKS VRMLSGSKEK DRNLRRITRM VLVVVAVFIV CWT PIHIYV IIKALITIPE TTFQTVSWHF CIALGYTNSC LNPVLYAFLD ENFKRCFREF CIPTSSTILE VLFQGPEQQN SARI RQNTR EHPSTANTVD RTNHQLENLE AETAPLPSSL AEENLYFQSW SHPQFEKGGG SGGGSGGGSW SHPQFEKGAH HHHHH HH

UniProtKB: Mu-type opioid receptor

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分子 #2: Nanobody E (NbE)

分子名称: Nanobody E (NbE) / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / 詳細: synthesized nanobody NbE-6xHis / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Lama glama (ラマ)
分子量理論値: 18.458662 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列:
VKKLLFAIPL VVPFYAAQPA MAQVQLVESG GGLVQAGGSL RLSCAASGSI SSISTMGWYR QAPGKERELV AAITSGGSTN YADSVKGRF TISRDNAKNT VYLQMNSLKP EDTAVYYCNF KYYSGSYFYK SEYDYWGKGT PVTVSSAAAH HHHHHGAAEQ K LISEEDLN GAA

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分子 #3: NabFab HC

分子名称: NabFab HC / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / 詳細: Signal sequence-NabFab HC / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 28.220525 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MKKNIAFLLA SMFVFSIATN AYAEISEVQL VESGGGLVQP GGSLRLSCAA SGFNFSYYSI HWVRQAPGKG LEWVAYISSS SSYTSYADS VKGRFTISAD TSKNTAYLQM NSLRAEDTAV YYCARGYQYW QYHASWYWNG GLDYWGQGTL VTVSSASTKG P SVFPLAPS ...文字列:
MKKNIAFLLA SMFVFSIATN AYAEISEVQL VESGGGLVQP GGSLRLSCAA SGFNFSYYSI HWVRQAPGKG LEWVAYISSS SSYTSYADS VKGRFTISAD TSKNTAYLQM NSLRAEDTAV YYCARGYQYW QYHASWYWNG GLDYWGQGTL VTVSSASTKG P SVFPLAPS SKSTSGGTAA LGCLVKDYFP EPVTVSWNSG ALTSGVHTFP AVLQSSGLYS LSSVVTVPSS SLGTQTYICN VN HKPSNTK VDKKVEPKSC DKTHT

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分子 #4: NabFab LC

分子名称: NabFab LC / タイプ: protein_or_peptide / ID: 4 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 25.794859 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MKKNIAFLLA SMFVFSIATN AYASDIQMTQ SPSSLSASVG DRVTITCRAS QSVSSAVAWY QQKPGKAPKL LIYSASSLYS GVPSRFSGS RSGTDFTLTI SSLQPEDFAT YYCQQSSSSL ITFGQGTKVE IKRTVAAPSV FIFPPSDSQL KSGTASVVCL L NNFYPREA ...文字列:
MKKNIAFLLA SMFVFSIATN AYASDIQMTQ SPSSLSASVG DRVTITCRAS QSVSSAVAWY QQKPGKAPKL LIYSASSLYS GVPSRFSGS RSGTDFTLTI SSLQPEDFAT YYCQQSSSSL ITFGQGTKVE IKRTVAAPSV FIFPPSDSQL KSGTASVVCL L NNFYPREA KVQWKVDNAL QSGNSQESVT EQDSKDSTYS LSSTLTLSKA DYEKHKVYAC EVTHQGLSSP VTKSFNRGEC

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分子 #5: Anti-Fab Nanobody

分子名称: Anti-Fab Nanobody / タイプ: protein_or_peptide / ID: 5 / 詳細: Signal sequence-6xHis Anti-Fab nanobody / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Lama glama (ラマ)
分子量理論値: 17.414383 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列:
MKYLLPTAAA GLLLLAAQPA MAMHHHHHHG ENLYFQGSQV QLQESGGGLV QPGGSLRLSC AASGRTISRY AMSWFRQAPG KEREFVAVA RRSGDGAFYA DSVQGRFTVS RDDAKNTVYL QMNSLKPEDT AVYYCAIDSD TFYSGSYDYW GQGTQVTVSS

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態particle

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試料調製

濃度2.8 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
20.0 mMC8H18N2O4SHepes
100.0 mMNaClSodium chloride
0.001 %C47H88O22Lauryl maltose neopentyl glycol
0.0001 %C31H50O4Cholesteryl hemisuccinate
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 300 / 支持フィルム - 材質: GOLD / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 60 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 288 K / 装置: LEICA EM GP
詳細MOR receptor was expressed and purified in insect cells in isolation. NbE was expressed and purified in E. coli. NabFab module was expressed and purified in E. coli. All purified components were incubated and formed readily a stable complex. Final complex was purified over size exclusion chromatography.

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TALOS ARCTICA
温度最低: 90.0 K / 最高: 95.0 K
撮影フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON III (4k x 4k)
検出モード: COUNTING / デジタル化 - サイズ - 横: 4096 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 4096 pixel / 撮影したグリッド数: 4 / 実像数: 5938 / 平均露光時間: 52.0 sec. / 平均電子線量: 40.0 e/Å2
電子線加速電圧: 200 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 70.0 µm / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.6 µm / 倍率（公称値）: 150000
試料ステージ試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
ホルダー冷却材: NITROGEN
実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 6063911
初期モデルモデルのタイプ: NONE
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.2 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1) / 使用した粒子像数: 445766
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1)
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3)

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原子モデル構築 1

初期モデル
PDB IDChain

4dkl

chain_id: A, source_name: PDB, initial_model_type: experimental model

7phq

chain_id: A, source_name: PDB, initial_model_type: experimental model

7phq

chain_id: B, source_name: PDB, initial_model_type: experimental model

7phq

chain_id: E, source_name: PDB, initial_model_type: experimental model
精密化空間: REAL / プロトコル: AB INITIO MODEL / 温度因子: 68
得られたモデル

PDB-8qot:
Structure of the mu opioid receptor bound to the antagonist nanobody NbE

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万見について

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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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万見 (Yorodumi)

幾万の構造データを、幾万の視点から

  • 万見(Yorodumi)は、EMDB/PDB/SASBDBなどの構造データを閲覧するためのページです。
  • EM Navigatorの詳細ページの後継、Omokage検索のフロントエンドも兼ねています。

関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 3つのデータバンクの比較 / 万見検索 / 2016年8月31日: 新しいEM Navigatorと万見 / 万見文献 / Jmol/JSmol / 機能・相同性情報 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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