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- EMDB-2537: cryo-electron microscopy of microtubule-bound human kinesin-5 mot... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-2537
タイトルcryo-electron microscopy of microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in the ADP state
マップデータReconstruction of microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in presence of ADP
試料
  • 試料: 13-protofilament microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in presence of ADP
  • タンパク質・ペプチド: alpha tubulin
  • タンパク質・ペプチド: beta tubulin
  • タンパク質・ペプチド: Kinesin-5 motor domain
キーワードcryo-electron microscopy / kinesins / microtubules / mitosis / mechanochemistry
機能・相同性
機能・相同性情報


spindle elongation / regulation of mitotic centrosome separation / Kinesins / plus-end-directed microtubule motor activity / mitotic centrosome separation / positive regulation of axon guidance / COPI-dependent Golgi-to-ER retrograde traffic / microtubule motor activity / kinesin complex / spindle organization ...spindle elongation / regulation of mitotic centrosome separation / Kinesins / plus-end-directed microtubule motor activity / mitotic centrosome separation / positive regulation of axon guidance / COPI-dependent Golgi-to-ER retrograde traffic / microtubule motor activity / kinesin complex / spindle organization / microtubule-based movement / microtubule-based process / mitotic spindle assembly / MHC class II antigen presentation / mitotic spindle organization / structural constituent of cytoskeleton / mitotic spindle / microtubule cytoskeleton organization / spindle pole / spindle / microtubule cytoskeleton / mitotic cell cycle / nervous system development / 加水分解酵素; 酸無水物に作用; GTPに作用・細胞または細胞小器官の運動に関与 / microtubule binding / microtubule / hydrolase activity / protein heterodimerization activity / cell division / GTPase activity / GTP binding / protein kinase binding / protein-containing complex / ATP binding / membrane / nucleus / metal ion binding / cytosol / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Kinesin-associated microtubule-binding domain / Kinesin-associated microtubule-binding / : / : / Kinesin motor domain signature. / Kinesin motor domain, conserved site / Kinesin motor domain, conserved site / Kinesin motor domain / Kinesin motor domain profile. / Kinesin motor, catalytic domain. ATPase. ...Kinesin-associated microtubule-binding domain / Kinesin-associated microtubule-binding / : / : / Kinesin motor domain signature. / Kinesin motor domain, conserved site / Kinesin motor domain, conserved site / Kinesin motor domain / Kinesin motor domain profile. / Kinesin motor, catalytic domain. ATPase. / Kinesin motor domain / Kinesin motor domain superfamily / Alpha tubulin / Alpha tubulin / Tubulin-beta mRNA autoregulation signal. / Beta tubulin, autoregulation binding site / Beta tubulin, autoregulation binding site / Beta tubulin / Tubulin / Tubulin, C-terminal / Tubulin C-terminal domain / Tubulin, conserved site / Tubulin subunits alpha, beta, and gamma signature. / Tubulin/FtsZ family, C-terminal domain / Tubulin/FtsZ-like, C-terminal domain / Tubulin/FtsZ, C-terminal / Tubulin/FtsZ, 2-layer sandwich domain / Tubulin/FtsZ family, GTPase domain / Tubulin/FtsZ family, GTPase domain / Tubulin/FtsZ, GTPase domain / Tubulin/FtsZ, GTPase domain superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
Kinesin-like protein KIF11 / Tubulin alpha-1D chain / Tubulin beta-2B chain
類似検索 - 構成要素
生物種Bos taurus (ウシ) / Homo sapiens (ヒト)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 10.0 Å
データ登録者GOULET A / MAJOR J / JUN Y / GROSS SP / ROSENFELD SR / MOORES CA
引用ジャーナル: Proc Natl Acad Sci U S A / 年: 2014
タイトル: Comprehensive structural model of the mechanochemical cycle of a mitotic motor highlights molecular adaptations in the kinesin family.
著者: Adeline Goulet / Jennifer Major / Yonggun Jun / Steven P Gross / Steven S Rosenfeld / Carolyn A Moores /
要旨: Kinesins are responsible for a wide variety of microtubule-based, ATP-dependent functions. Their motor domain drives these activities, but the molecular adaptations that specify these diverse and ...Kinesins are responsible for a wide variety of microtubule-based, ATP-dependent functions. Their motor domain drives these activities, but the molecular adaptations that specify these diverse and essential cellular activities are poorly understood. It has been assumed that the first identified kinesin--the transport motor kinesin-1--is the mechanistic paradigm for the entire superfamily, but accumulating evidence suggests otherwise. To address the deficits in our understanding of the molecular basis of functional divergence within the kinesin superfamily, we studied kinesin-5s, which are essential mitotic motors whose inhibition blocks cell division. Using cryo-electron microscopy and determination of structure at subnanometer resolution, we have visualized conformations of microtubule-bound human kinesin-5 motor domain at successive steps in its ATPase cycle. After ATP hydrolysis, nucleotide-dependent conformational changes in the active site are allosterically propagated into rotations of the motor domain and uncurling of the drug-binding loop L5. In addition, the mechanical neck-linker element that is crucial for motor stepping undergoes discrete, ordered displacements. We also observed large reorientations of the motor N terminus that indicate its importance for kinesin-5 function through control of neck-linker conformation. A kinesin-5 mutant lacking this N terminus is enzymatically active, and ATP-dependent neck-linker movement and motility are defective, although not ablated. All these aspects of kinesin-5 mechanochemistry are distinct from kinesin-1. Our findings directly demonstrate the regulatory role of the kinesin-5 N terminus in collaboration with the motor's structured neck-linker and highlight the multiple adaptations within kinesin motor domains that tune their mechanochemistries according to distinct functional requirements.
履歴
登録2013年12月30日-
ヘッダ(付随情報) 公開2014年1月15日-
マップ公開2014年2月5日-
更新2014年4月30日-
現状2014年4月30日処理サイト: PDBe / 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: 1.5
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 表面図（高さに従い着色）
  • 表面レベル: 1.5
  • 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-4ck5
  • 表面レベル: 1.5
  • 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-4ck5
  • 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_2537.jpg

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_2537.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 478.5 KB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Reconstruction of microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in presence of ADP
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.)
2.2 Å/pix.
x 50 pix.
= 110. Å		2.2 Å/pix.
x 50 pix.
= 110. Å		2.2 Å/pix.
x 50 pix.
= 110. 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: 2.2 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: 1.5 / ムービー #1: 1.5
最小 - 最大-5.13008928 - 7.65263462
平均 (標準偏差)0.47547436 (±1.74188673)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin49122108
サイズ505050
Spacing505050
セルA=B=C: 110.0 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z2.22.22.2
M x/y/z505050
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z110.000110.000110.000
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ-207-207-206
NX/NY/NZ414414414
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS12249108
NC/NR/NS505050
D min/max/mean-5.1307.6530.475

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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 : 13-protofilament microtubule-bound human kinesin-5 motor domain i...

全体名称: 13-protofilament microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in presence of ADP
要素
  • 試料: 13-protofilament microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in presence of ADP
  • タンパク質・ペプチド: alpha tubulin
  • タンパク質・ペプチド: beta tubulin
  • タンパク質・ペプチド: Kinesin-5 motor domain

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超分子 #1000: 13-protofilament microtubule-bound human kinesin-5 motor domain i...

超分子名称: 13-protofilament microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in presence of ADP
タイプ: sample / ID: 1000
集合状態: 13-protofilament microtubule with one kinesin-5 motor domain bound every tubulin heterodimers
Number unique components: 3

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分子 #1: alpha tubulin

分子名称: alpha tubulin / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / Name.synonym: TUBULIN ALPHA-1D CHAIN / 組換発現: No
由来(天然)生物種: Bos taurus (ウシ) / 別称: Cattle / 組織: brain
配列InterPro: Alpha tubulin

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分子 #2: beta tubulin

分子名称: beta tubulin / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / Name.synonym: TUBULIN BETA-2B CHAIN / 組換発現: No
由来(天然)生物種: Bos taurus (ウシ) / 別称: Cattle / 組織: brain
配列InterPro: Beta tubulin, autoregulation binding site

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分子 #3: Kinesin-5 motor domain

分子名称: Kinesin-5 motor domain / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / Name.synonym: KINESIN-LIKE PROTEIN KIF11 / 詳細: Cys-lite mutant containing the substitution T126C / 組換発現: Yes
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト) / 別称: Human
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌) / 組換株: Bl21 / 組換プラスミド: pET21a
配列InterPro: Kinesin motor domain, conserved site

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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

緩衝液pH: 6.8
詳細: 20 mM PIPES, 5 mM MgCl2, 1 mM EGTA, 10 mM ADP and 2% glycerol
グリッド詳細: 400 mesh holey carbon grids
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / 装置: FEI VITROBOT MARK I / 手法: chamber at 24 degrees C, blot 3.5 sec

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TECNAI F20
温度平均: 90 K
アライメント法Legacy - 非点収差: Objective lens astigmatism was corrected at 150,000 times magnification
日付2012年10月20日
撮影カテゴリ: CCD
フィルム・検出器のモデル: GATAN ULTRASCAN 4000 (4k x 4k)
実像数: 160 / 平均電子線量: 18 e/Å2
電子線加速電圧: 200 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系倍率（補正後）: 68000 / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.0 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.4 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.7 µm
試料ステージ試料ホルダーモデル: GATAN LIQUID NITROGEN
実験機器
モデル: Tecnai F20 / 画像提供: FEI Company

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画像解析

詳細The particles were selected along individual microtubules.
CTF補正詳細: FREALIGN
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: 10.0 Å / 解像度の算出法: OTHER / ソフトウェア - 名称: SPIDER, FREALIGN
詳細: Approximately 125,000 asymmetric units were averaged in the final reconstruction.
使用した粒子像数: 9615

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

3hqd


Chain - Chain ID: c
ソフトウェア名称: Chimera, FlexEM
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 当てはまり具合の基準: cross-correlation
得られたモデル

PDB-4ck5:
Pseudo-atomic model of microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in the ADP state, based on cryo-electron microscopy experiment.

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原子モデル構築 2

初期モデルPDB ID:

1jff


Chain - #0 - Chain ID: A / Chain - #1 - Chain ID: B
ソフトウェア名称: Chimera, FlexEM
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 当てはまり具合の基準: cross-correlation
得られたモデル

PDB-4ck5:
Pseudo-atomic model of microtubule-bound human kinesin-5 motor domain in the ADP state, based on cryo-electron microscopy experiment.

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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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