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- EMDB-21225: Cryo-EM structure of PilA-N/C from Geobacter sulfurreducens -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-21225
タイトルCryo-EM structure of PilA-N/C from Geobacter sulfurreducens
マップデータCryo-EM structure of PilA-N-C from Geobacter sulfurreducens
試料
  • 複合体: Polymerized hetero-dimers of PilA-N and PilA-C
    • タンパク質・ペプチド: Geopilin domain 1 protein
    • タンパク質・ペプチド: Geopilin domain 2 protein
キーワードProtein transport / Pili / PROTEIN FIBRIL
機能・相同性
機能・相同性情報


pilus assembly / protein secretion by the type II secretion system / type II protein secretion system complex / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Bacterial general secretion pathway protein G-type pilin / : / Prokaryotic N-terminal methylation site. / Prokaryotic N-terminal methylation motif / Prokaryotic N-terminal methylation site / Pilin-like
類似検索 - ドメイン・相同性
Geopilin domain 2 protein / Geopilin domain 1 protein
類似検索 - 構成要素
生物種Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
手法らせん対称体再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.8 Å
データ登録者Gu Y / Srikanth V
資金援助 米国, 4件
OrganizationGrant number国
National Science Foundation (NSF, United States)1749662 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)1DP2AI138259-01 米国
Department of Defense (DOD, United States)W911NF-18-2-0100 米国
National Institutes of Health/Office of the DirectorNew Innovator Award 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2021
タイトル: Structure of Geobacter pili reveals secretory rather than nanowire behaviour.
著者: Yangqi Gu / Vishok Srikanth / Aldo I Salazar-Morales / Ruchi Jain / J Patrick O'Brien / Sophia M Yi / Rajesh Kumar Soni / Fadel A Samatey / Sibel Ebru Yalcin / Nikhil S Malvankar /
要旨: Extracellular electron transfer by Geobacter species through surface appendages known as microbial nanowires is important in a range of globally important environmental phenomena, as well as for ...Extracellular electron transfer by Geobacter species through surface appendages known as microbial nanowires is important in a range of globally important environmental phenomena, as well as for applications in bio-remediation, bioenergy, biofuels and bioelectronics. Since 2005, these nanowires have been thought to be type 4 pili composed solely of the PilA-N protein. However, previous structural analyses have demonstrated that, during extracellular electron transfer, cells do not produce pili but rather nanowires made up of the cytochromes OmcS and OmcZ. Here we show that Geobacter sulfurreducens binds PilA-N to PilA-C to assemble heterodimeric pili, which remain periplasmic under nanowire-producing conditions that require extracellular electron transfer. Cryo-electron microscopy revealed that C-terminal residues of PilA-N stabilize its copolymerization with PilA-C (to form PilA-N-C) through electrostatic and hydrophobic interactions that position PilA-C along the outer surface of the filament. PilA-N-C filaments lack π-stacking of aromatic side chains and show a conductivity that is 20,000-fold lower than that of OmcZ nanowires. In contrast with surface-displayed type 4 pili, PilA-N-C filaments show structure, function and localization akin to those of type 2 secretion pseudopili. The secretion of OmcS and OmcZ nanowires is lost when pilA-N is deleted and restored when PilA-N-C filaments are reconstituted. The substitution of pilA-N with the type 4 pili of other microorganisms also causes a loss of secretion of OmcZ nanowires. As all major phyla of prokaryotes use systems similar to type 4 pili, this nanowire translocation machinery may have a widespread effect in identifying the evolution and prevalence of diverse electron-transferring microorganisms and in determining nanowire assembly architecture for designing synthetic protein nanowires.
履歴
登録2020年1月19日-
ヘッダ(付随情報) 公開2020年2月12日-
マップ公開2021年7月7日-
更新2024年5月29日-
現状2024年5月29日処理サイト: RCSB / 状態: 公開

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構造の表示

ムービー
  • 表面図（断面を密度値に従い着色）
  • 表面レベル: 0.008
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 表面図（円筒半径に従い着色）
  • 表面レベル: 0.008
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • あてはめたモデルとの重ね合わせ
  • 原子モデル: PDB-6vk9
  • 表面レベル: 0.008
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 単純化した表面モデル + あてはめた原子モデル
  • 原子モデルPDB-6vk9
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
ムービービューア
構造ビューアEMマップ:
SurfViewMolmilJmol/JSmol
添付画像

emd_21225.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_21225.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 244.1 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Cryo-EM structure of PilA-N-C from Geobacter sulfurreducens
投影像・断面図

画像のコントロール

大きさ
明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
0.82 Å/pix.
x 400 pix.
= 328.8 Å		0.82 Å/pix.
x 400 pix.
= 328.8 Å		0.82 Å/pix.
x 400 pix.
= 328.8 Å

表面

投影像

断面 (1/3)

断面 (1/2)

断面 (2/3)

画像は Spider により作成

ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.822 Å
密度

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)
表面レベル登録者による: 0.008 / ムービー #1: 0.008
最小 - 最大-0.0218699 - 0.03789511
平均 (標準偏差)0.00011130225 (±0.001122764)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ400400400
Spacing400400400
セルA=B=C: 328.80002 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z0.8220.8220.822
M x/y/z400400400
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z328.800328.800328.800
α/β/γ90.00090.00090.000
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS400400400
D min/max/mean-0.0220.0380.000

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添付データ

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試料の構成要素

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全体 : Polymerized hetero-dimers of PilA-N and PilA-C

全体名称: Polymerized hetero-dimers of PilA-N and PilA-C
要素
  • 複合体: Polymerized hetero-dimers of PilA-N and PilA-C
    • タンパク質・ペプチド: Geopilin domain 1 protein
    • タンパク質・ペプチド: Geopilin domain 2 protein

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超分子 #1: Polymerized hetero-dimers of PilA-N and PilA-C

超分子名称: Polymerized hetero-dimers of PilA-N and PilA-C / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Geobacter sulfurreducens (バクテリア)

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分子 #1: Geopilin domain 1 protein

分子名称: Geopilin domain 1 protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 16 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
分子量理論値: 6.576502 KDa
組換発現生物種: Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
配列文字列:
FTLIELLIVV AIIGILAAIA IPQFSAYRVK AYNSAASSDL RNLKTALESA FADDQTYPPE S

UniProtKB: Geopilin domain 1 protein

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分子 #2: Geopilin domain 2 protein

分子名称: Geopilin domain 2 protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 16 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
分子量理論値: 10.973763 KDa
組換発現生物種: Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
配列文字列:
AGKIPTTTMG GKDFTFKPST NVSVSYFTTN GATSTAGTVN TDYAVNTKNS SGNRVFTSTN NTSNIWYIEN DAWKGKAVSD SDVTALGTG DVGKSDFSGT EWKSQ

UniProtKB: Geopilin domain 2 protein

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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
解析らせん対称体再構成法
試料の集合状態filament

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試料調製

緩衝液pH: 7
構成要素:
濃度式名称
0.0075 mMNa2HPO4Disodium phosphate
0.0025 mMNaH2PO4Monosodium phosphate
グリッドモデル: Quantifoil R2/2 / 材質: COPPER / メッシュ: 400 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 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: 45 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR / 前処理 - 気圧: 0.032 kPa
凍結凍結剤: ETHANE

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: GIF Quantum LS / エネルギーフィルター - スリット幅: 20 eV
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
検出モード: SUPER-RESOLUTION / デジタル化 - 画像ごとのフレーム数: 2-10 / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 7664 / 平均露光時間: 0.2 sec. / 平均電子線量: 2.308 e/Å2
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 100.0 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）: 2.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm / 倍率（公称値）: 165000
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: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

最終 再構成使用したクラス数: 3
想定した対称性 - らせんパラメータ - Δz: 10.41 Å
想定した対称性 - らせんパラメータ - ΔΦ: 89.01 °
想定した対称性 - らせんパラメータ - 軸対称性: C1 (非対称)
アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.8 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.05) / 使用した粒子像数: 83000
初期モデルモデルのタイプ: NONE
最終 角度割当タイプ: NOT APPLICABLE / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.05)
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

精密化空間: REAL / プロトコル: AB INITIO MODEL / 当てはまり具合の基準: Correlation coefficient
得られたモデル

PDB-6vk9:
Cryo-EM structure of PilA-N/C from Geobacter sulfurreducens

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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://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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