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- EMDB-27796: Cryo-EM structure of bundle-forming pilus extension ATPase from E... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-27796
タイトルCryo-EM structure of bundle-forming pilus extension ATPase from E.coli in the presence of AMP-PNP (class-2)
マップデータ
試料
  • 複合体: Bundle-forming pilus extension ATPase from enteropathogenic E.coli in the presence of AMP-PNP
    • タンパク質・ペプチド: BfpD
  • リガンド: ZINC ION
  • リガンド: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER
キーワードBfpD / AAA-ATPase / STRUCTURAL PROTEIN / Type 4 pilus accessory protein
機能・相同性Type II/IV secretion system protein / Type II/IV secretion system protein / nucleotide binding / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase / BfpD
機能・相同性情報
生物種Escherichia coli (大腸菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.69 Å
データ登録者Nayak AR / Zhao J / Donnenberg MS / Samso M
資金援助 米国, 3件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIH/NIAMS)R01 AR068431 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)U24 GM116790 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R56A/111767 米国
引用ジャーナル: mBio / 年: 2022
タイトル: Cryo-EM Structure of the Type IV Pilus Extension ATPase from Enteropathogenic Escherichia coli.
著者: Ashok R Nayak / Pradip K Singh / Jinlei Zhao / Montserrat Samsó / Michael S Donnenberg /
要旨: Type 4 pili (T4P) are retractable surface appendages found on numerous bacteria and archaea that play essential roles in various microbial functions, including host colonization by pathogens. An ...Type 4 pili (T4P) are retractable surface appendages found on numerous bacteria and archaea that play essential roles in various microbial functions, including host colonization by pathogens. An ATPase is required for T4P extension, but the mechanism by which chemical energy is transduced to mechanical energy for pilus extension has not been elucidated. Here, we report the cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure of the BfpD ATPase from enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) in the presence of either ADP or a mixture of ADP and AMP-PNP. Both structures, solved at 3 Å resolution, reveal the typical toroid shape of AAA+ ATPases and unambiguous 6-fold symmetry. This 6-fold symmetry contrasts with the 2-fold symmetry previously reported for other T4P extension ATPase structures, all of which were from thermophiles and solved by crystallography. In the presence of the nucleotide mixture, BfpD bound exclusively AMP-PNP, and this binding resulted in a modest outward expansion in comparison to the structure in the presence of ADP, suggesting a concerted model for hydrolysis. molecular models reveal a partially open configuration of all subunits where the nucleotide binding site may not be optimally positioned for catalysis. ATPase functional studies reveal modest activity similar to that of other extension ATPases, while calculations indicate that this activity is insufficient to power pilus extension. Our results reveal that, despite similarities in primary sequence and tertiary structure, T4P extension ATPases exhibit divergent quaternary configurations. Our data raise new possibilities regarding the mechanism by which T4P extension ATPases power pilus formation. Type 4 pili are hairlike surface appendages on many bacteria and archaea that can be extended and retracted with tremendous force. They play a critical role in disease caused by several deadly human pathogens. Pilus extension is made possible by an enzyme that converts chemical energy to mechanical energy. Here, we describe the three-dimensional structure of such an enzyme from a human pathogen in unprecedented detail, which reveals a mechanism of action that has not been seen previously among enzymes that power type 4 pilus extension.
履歴
登録2022年8月7日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年10月26日-
マップ公開2022年10月26日-
更新2024年6月12日-
現状2024年6月12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_27796.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_27796.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
投影像・断面図

画像のコントロール

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明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
1.08 Å/pix.
x 256 pix.
= 276.48 Å		1.08 Å/pix.
x 256 pix.
= 276.48 Å		1.08 Å/pix.
x 256 pix.
= 276.48 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: 1.08 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: 0.15
最小 - 最大-0.3944417 - 0.693498
平均 (標準偏差)0.00166553 (±0.02585495)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 276.48 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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ハーフマップ: #2

ファイルemd_27796_half_map_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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ハーフマップ: #1

ファイルemd_27796_half_map_2.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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試料の構成要素

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全体 : Bundle-forming pilus extension ATPase from enteropathogenic E.col...

全体名称: Bundle-forming pilus extension ATPase from enteropathogenic E.coli in the presence of AMP-PNP
要素
  • 複合体: Bundle-forming pilus extension ATPase from enteropathogenic E.coli in the presence of AMP-PNP
    • タンパク質・ペプチド: BfpD
  • リガンド: ZINC ION
  • リガンド: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER

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超分子 #1: Bundle-forming pilus extension ATPase from enteropathogenic E.col...

超分子名称: Bundle-forming pilus extension ATPase from enteropathogenic E.coli in the presence of AMP-PNP
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
詳細: BfpD ATPase with 5 mM Mgcl2, 1 mM ADP, 2 mM ATP and 2.5 mM AMP-PNP
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 362 KDa

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分子 #1: BfpD

分子名称: BfpD / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 60.440062 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MVNKTEKTSD LMFERFKRNV SEIVTGDGGE LELTVEQRKY FLIFKNGDFL VSSCHMKHHL VQMLREIATR KGYPNLTIYE VNLKDIRLL YEASLKTVQN NGQDLLPVEK RASMLLFECA EMRVSDLHIK VYDAEADIYI RKDGDMELLR QIESNTAHSI L ASLYNNAD ...文字列:
MVNKTEKTSD LMFERFKRNV SEIVTGDGGE LELTVEQRKY FLIFKNGDFL VSSCHMKHHL VQMLREIATR KGYPNLTIYE VNLKDIRLL YEASLKTVQN NGQDLLPVEK RASMLLFECA EMRVSDLHIK VYDAEADIYI RKDGDMELLR QIESNTAHSI L ASLYNNAD DSDATYKINA YQAARIVASK SRLALPPVIQ AVRLQFNPLG QGGRYLIARF LYTDKSEKQK EMDPTRFGFH HS HAESFSR MRNLPIGINI ISGPTGSGKS TTLKNLLELL YIEKKKKVNI ISIEDPPEYE IDGTAQLPIT NVETEAQRGE EYR KAITAA LRSDPDIIMP GEARDAEVIN LLFTAAMTGH QVWTSLHANN ALAIFDRLKD QGVDEFKLTD PELITGLVAQ RLVR KLCAQ CSITLTEYIA SGGGISDTDR KIISGHETSV RFPNPRAKKC CRDGYNGRTI LAEVIEPDSK LLRLVAEGKR EDAQH YWLT SLHGMALKEH AWLKIISGEI CVMDAVNKIS GIDNITEERK KYLFSRDNEI

UniProtKB: BfpD

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分子 #2: ZINC ION

分子名称: ZINC ION / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 6 / 式: ZN
分子量理論値: 65.409 Da

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分子 #3: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER

分子名称: PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 6 / 式: ANP
分子量理論値: 506.196 Da
Chemical component information

ChemComp-ANP:
PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER / AMP-PNP / AMP-PNP, エネルギー貯蔵分子類似体*YM

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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4.5 mg/mL
緩衝液pH: 7.6
詳細: 20 mM Tris (pH 7.6), 0.1 mM NaCl, 5 mM MgCl2, 2 mM DTT, 0.5 mM CHAPSO, 1 mM ADP, 2 mM ATP and 2.5 mM AMP-PNP
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 300 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE
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
特殊光学系エネルギーフィルター - スリット幅: 10 eV
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 撮影したグリッド数: 3 / 実像数: 10132 / 平均電子線量: 60.0 e/Å2
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 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）: 1.0 µm / 倍率（公称値）: 81000
試料ステージホルダー冷却材: NITROGEN
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 2831199
初期モデルモデルのタイプ: NONE / 詳細: Ab-initio reconstruction in cryosparc 2.15
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C6 (6回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.69 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 2.15) / 使用した粒子像数: 68944
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 3次元分類クラス数: 2
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: FLEXIBLE FIT
得られたモデル

PDB-8dzf:
Cryo-EM structure of bundle-forming pilus extension ATPase from E.coli in the presence of AMP-PNP (class-2)

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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)

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  • 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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