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万見
- EMDB-24058: Single particle cryo-EM structure of the Chaetomium thermophilum ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-24058
タイトルSingle particle cryo-EM structure of the Chaetomium thermophilum Nup188-Nic96 complex (Nup188 residues 1-1858; Nic96 residues 240-301)
マップデータUnsharpened map generated with Relion Auto-refine
試料
  • 複合体: Nup188-Nic96 heterodimer
    • タンパク質・ペプチド: Nucleoporin NUP188
    • タンパク質・ペプチド: Nucleoporin NIC96
キーワードnuclear pore complex (核膜孔) / nucleocytoplasmic transport / alpha-helical solenoid / nuclear pore (核膜孔) / TRANSPORT PROTEIN (運搬体タンパク質)
機能・相同性
機能・相同性情報


structural constituent of nuclear pore / poly(A)+ mRNA export from nucleus / mRNA transport / 核膜孔 / protein import into nucleus / protein transport / 核膜
類似検索 - 分子機能
Nup188 SH3-like domain / Nuclear pore protein Nup188, C-terminal / Nuclear pore protein NUP188 C-terminal domain / Nucleoporin Nup188, N-terminal / Nucleoporin Nup188, N-terminal / : / Nucleoporin Nup188, N-terminal subdomain III / Nucleoporin Nup188 / Nucleoporin interacting component Nup93/Nic96 / Nup93/Nic96
類似検索 - ドメイン・相同性
Nucleoporin NIC96 / Nucleoporin NUP188
類似検索 - 構成要素
生物種Chaetomium thermophilum var. thermophilum DSM 1495 (菌類) / Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) (菌類)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.39 Å
データ登録者Petrovic S / Samanta D / Perriches T / Bley CJ / Thierbach K / Brown B / Nie S / Mobbs GW / Stevens TA / Liu X ...Petrovic S / Samanta D / Perriches T / Bley CJ / Thierbach K / Brown B / Nie S / Mobbs GW / Stevens TA / Liu X / Tomaleri GP / Schaus L / Hoelz A
資金援助 米国, 4件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM117360 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM111461 米国
Howard Hughes Medical Institute (HHMI)55108534 米国
Heritage Medical Research Institute 米国
引用ジャーナル: Science / 年: 2022
タイトル: Architecture of the linker-scaffold in the nuclear pore.
著者: Stefan Petrovic / Dipanjan Samanta / Thibaud Perriches / Christopher J Bley / Karsten Thierbach / Bonnie Brown / Si Nie / George W Mobbs / Taylor A Stevens / Xiaoyu Liu / Giovani Pinton ...著者: Stefan Petrovic / Dipanjan Samanta / Thibaud Perriches / Christopher J Bley / Karsten Thierbach / Bonnie Brown / Si Nie / George W Mobbs / Taylor A Stevens / Xiaoyu Liu / Giovani Pinton Tomaleri / Lucas Schaus / André Hoelz /
要旨: INTRODUCTION In eukaryotic cells, the selective bidirectional transport of macromolecules between the nucleus and cytoplasm occurs through the nuclear pore complex (NPC). Embedded in nuclear envelope ...INTRODUCTION In eukaryotic cells, the selective bidirectional transport of macromolecules between the nucleus and cytoplasm occurs through the nuclear pore complex (NPC). Embedded in nuclear envelope pores, the ~110-MDa human NPC is an ~1200-Å-wide and ~750-Å-tall assembly of ~1000 proteins, collectively termed nucleoporins. Because of the NPC's eightfold rotational symmetry along the nucleocytoplasmic axis, each of the ~34 different nucleoporins occurs in multiples of eight. Architecturally, the NPC's symmetric core is composed of an inner ring encircling the central transport channel and two outer rings anchored on both sides of the nuclear envelope. Because of its central role in the flow of genetic information from DNA to RNA to protein, the NPC is commonly targeted in viral infections and its nucleoporin constituents are associated with a plethora of diseases. RATIONALE Although the arrangement of most scaffold nucleoporins in the NPC's symmetric core was determined by quantitative docking of crystal structures into cryo-electron tomographic (cryo-ET) maps of intact NPCs, the topology and molecular details of their cohesion by multivalent linker nucleoporins have remained elusive. Recently, in situ cryo-ET reconstructions of NPCs from various species have indicated that the NPC's inner ring is capable of reversible constriction and dilation in response to variations in nuclear envelope membrane tension, thereby modulating the diameter of the central transport channel by ~200 Å. We combined biochemical reconstitution, high-resolution crystal and single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure determination, docking into cryo-ET maps, and physiological validation to elucidate the molecular architecture of the linker-scaffold interaction network that not only is essential for the NPC's integrity but also confers the plasticity and robustness necessary to allow and withstand such large-scale conformational changes. RESULTS By biochemically mapping scaffold-binding regions of all fungal and human linker nucleoporins and determining crystal and single-particle cryo-EM structures of linker-scaffold complexes, we completed the characterization of the biochemically tractable linker-scaffold network and established its evolutionary conservation, despite considerable sequence divergence. We determined a series of crystal and single-particle cryo-EM structures of the intact Nup188 and Nup192 scaffold hubs bound to their Nic96, Nup145N, and Nup53 linker nucleoporin binding regions, revealing that both proteins form distinct question mark-shaped keystones of two evolutionarily conserved hetero‑octameric inner ring complexes. Linkers bind to scaffold surface pockets through short defined motifs, with flanking regions commonly forming additional disperse interactions that reinforce the binding. Using a structure‑guided functional analysis in , we confirmed the robustness of linker‑scaffold interactions and established the physiological relevance of our biochemical and structural findings. The near-atomic composite structures resulting from quantitative docking of experimental structures into human and cryo-ET maps of constricted and dilated NPCs structurally disambiguated the positioning of the Nup188 and Nup192 hubs in the intact fungal and human NPC and revealed the topology of the linker-scaffold network. The linker-scaffold gives rise to eight relatively rigid inner ring spokes that are flexibly interconnected to allow for the formation of lateral channels. Unexpectedly, we uncovered that linker‑scaffold interactions play an opposing role in the outer rings by forming tight cross-link staples between the eight nuclear and cytoplasmic outer ring spokes, thereby limiting the dilatory movements to the inner ring. CONCLUSION We have substantially advanced the structural and biochemical characterization of the symmetric core of the and human NPCs and determined near-atomic composite structures. The composite structures uncover the molecular mechanism by which the evolutionarily conserved linker‑scaffold establishes the NPC's integrity while simultaneously allowing for the observed plasticity of the central transport channel. The composite structures are roadmaps for the mechanistic dissection of NPC assembly and disassembly, the etiology of NPC‑associated diseases, the role of NPC dilation in nucleocytoplasmic transport of soluble and integral membrane protein cargos, and the anchoring of asymmetric nucleoporins. [Figure: see text].
履歴
登録2021年5月15日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年6月15日-
マップ公開2022年6月15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

添付画像

emd_24058.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_24058.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 149.9 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Unsharpened map generated with Relion Auto-refine
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.972 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.015
最小 - 最大-0.05277618 - 0.10985778
平均 (標準偏差)0.00000092104403 (±0.001981255)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ340340340
Spacing340340340
セルA=B=C: 330.48 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_24058_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: LocScale locally sharpened map (model B-factor based scaling)

ファイルemd_24058_additional_1.map
注釈LocScale locally sharpened map (model B-factor based scaling)
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: Sharpened map generated with Relion PostProcess

ファイルemd_24058_additional_2.map
注釈Sharpened map generated with Relion PostProcess
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-dataset map generated with Relion Auto-refine

ファイルemd_24058_half_map_1.map
注釈Half-dataset map generated with Relion Auto-refine
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-dataset map generated with Relion Auto-refine

ファイルemd_24058_half_map_2.map
注釈Half-dataset map generated with Relion Auto-refine
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 : Nup188-Nic96 heterodimer

全体名称: Nup188-Nic96 heterodimer
要素
  • 複合体: Nup188-Nic96 heterodimer
    • タンパク質・ペプチド: Nucleoporin NUP188
    • タンパク質・ペプチド: Nucleoporin NIC96

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超分子 #1: Nup188-Nic96 heterodimer

超分子名称: Nup188-Nic96 heterodimer / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Chaetomium thermophilum var. thermophilum DSM 1495 (菌類)
分子量理論値: 211.2 KDa

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分子 #1: Nucleoporin NUP188

分子名称: Nucleoporin NUP188 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) (菌類)
株: DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719
分子量理論値: 204.429719 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: GPHNMATLTD RTYLPPLEDC LTGRTVILSW RLVASALEDA DLARLTSPAL STFLRDGFVH ELLKHPARVF EPKDLKQEFE TKTSSIQTV APGVDTIKKD ALWLADAVAI NQVAALRIVL IEYQTRAHSH LVLPLSTQDV ANIQEAAGVG DAHASSILSL L NPASAVDA ...文字列:
GPHNMATLTD RTYLPPLEDC LTGRTVILSW RLVASALEDA DLARLTSPAL STFLRDGFVH ELLKHPARVF EPKDLKQEFE TKTSSIQTV APGVDTIKKD ALWLADAVAI NQVAALRIVL IEYQTRAHSH LVLPLSTQDV ANIQEAAGVG DAHASSILSL L NPASAVDA ETMWCDFETE ARRRERILAT YLSERRSFTA AVDALVTFLL HSAPGQHKDL DSLRRALLKD AFAFDEDLDV PD RSKLLTM APTYMNLVED CIARAQALPA KLGESFKTEA FELDWLRTAI TEAVHSLSIA FQALDLDTPY FAPHELLSEW FEL MNSSLF LESILGFEVV ADLAMPARSL VSAICLKMLN IDRTIQFLHD FDYPDGEEPY LLSSQTLNKI HTAVTNAVNS GVAA SLPVA FAWSLIVHQM HLGYQERAER RDLLVNQRAQ AGFELEFQPS ASTPNRRRRN SAGSIVSLEA SPYDDFLREQ RLDND IAPV EQIAMLATSR GQVYQVMSEM ALCLGTTHEA AFRPAVGARA RLVFQDLLKR SAYLIPYQDE PVFSLLAILA TGRQYW DVT DALSASSLNQ VYTDMLDDET LFTQFTMQAI NRFPYEFNPF SVLCRVLAAA LITNKDKADV VTGWLWRTPT LTVDWNP AW DRSYELCFED ENTNSFRLTR DVDLFGSASP ARPRHLAAEE RFIIPEGTLG RFVTDVGRTA RLEFEHSALA LLGKRLEV K AAEEICDSGM APLDVDEQAE AVAMLATVLR AESLKSTAKG GDPEAPLKFL KEASRLLPHN KDILTVISDT IDGLVEKEL LELDGPQIAV LASCLQFLHA ALAVCPGRVW AYMSRCALIA GDARPGRLSR ITGSLDMYAE RFDLLSSAVK LFAALIDSAA CSAVQRRAG STALVSVRSA VENPWLGTSE KILSRVALAI AQAALDVYES TTTWRFRSEL DRSILVRDVV GLMHKLVVHA H TLSSHLTS TLSPAAAHII SSFLTPPPSA SSLRFQPLLG TLLVALITPR ATLYPGQSRI LAERVTSVLA FCTSLLRAAD FL GQTHIPL QTHLFQSACL LARLPAANAV YRAPVLELLR ALVEVAGRAA NGSGEPPSLL GYLGSHAARS FISLVEGIDK PFG RVEHAV VTWRFFAAVI RNRQQWMAGC LLTGRTPREA LKGGGEQKIE RKVGEGSVLA AAMERLREVK SLDVQEAVAV MDFV VSAQN YWPWTIFAVR KEKEVVDALR GYVRGLKAPG MVMKTDGAAA AAFQARIAAY VAETFAMQLY HMRQMRQAEK FAGEL VADL DYFLREGVMV WGYNASLHGN FARNFAKRFP GVEVDDFKRT MWLPRELGKG YYYALEVAEQ MLGFDAGWGG VKQSGF RKE METANLNLSL VEAQVSLFHA WEYLLLELTL SLLPKKENAA FARQVLQVVE QCLEANQRSQ PPENIFVVLG HARAGLA LT LLQRLADANQ LPRDVTHLLA LVSSAIHAVE NPFGANDLPY FRTLLKILFV VLRAAKQGTA KPGESNVAIT QQVLTILD R VVARCFRALA ALVHEQQQNA TDGTTTAPED LALITAILQA CLSVPGIEQC QVQVLNIMAA HDVFQVAVAL FSWADRLLP ANPSPASSST STSATNPASG DPVYGELALL FLLELSALPA LAEHLACDGL LGHLAAARLA GYMRRTNVGP FAENAGAARC YAIWAKCLL PLLLNILAAL GSTVAPEVAW VLNQFPNLLQ SSVERIEPPG FSRPTLSLAS TPPRQKFISL LEISEIHSLA L LTRVLAAC RAQNARDVPE VTWDGAKVLE CVEYWLRGRK VLRERLVPLG PREVEWRGMV ATGGVVGVAG DGGEGCENRL EE KAVGLLV GVREVLEGGL EGEGE

UniProtKB: Nucleoporin NUP188

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分子 #2: Nucleoporin NIC96

分子名称: Nucleoporin NIC96 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) (菌類)
株: DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719
分子量理論値: 7.173938 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列:
SGTGLGEVDV DTYLSNLQTK TTLSMIADGL ERSARDFDAF LEENVTLEWE AQRKRIYQHF GIK

UniProtKB: Nucleoporin NIC96

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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0.5 mg/mL
緩衝液pH: 8
構成要素:
濃度式名称
100.0 mMNaCl塩化ナトリウムsodium chloride塩化ナトリウム
20.0 mM(HOCH2)3CNH2tris(hydroxymethyl)aminomethane
5.0 mMC4H10O2S2dithiothreitolジチオトレイトール
グリッドモデル: Quantifoil R2/2 / 材質: COPPER / メッシュ: 300
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 277 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / 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）: 130000
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: GIF Bioquantum
試料ステージホルダー冷却材: NITROGEN
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 10740 / 平均露光時間: 2.0 sec. / 平均電子線量: 103.0 e/Å2
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 6317697
初期モデルモデルのタイプ: OTHER
詳細: ab initio stochastic gradient descent reconstruction
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: RELION
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.39 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION / 使用した粒子像数: 709123
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: OTHER
得られたモデル

PDB-7mvy:
Single particle cryo-EM structure of the Chaetomium thermophilum Nup188-Nic96 complex (Nup188 residues 1-1858; Nic96 residues 240-301)

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原子モデル構築 2

精密化空間: REAL / プロトコル: OTHER
得られたモデル

PDB-7mvy:
Single particle cryo-EM structure of the Chaetomium thermophilum Nup188-Nic96 complex (Nup188 residues 1-1858; Nic96 residues 240-301)

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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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