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- EMDB-28777: Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acyl... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-28777
タイトルStructure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acylsulfonamide inhibitor GDC-0310
マップデータDensity modified map used for model refinements
試料
  • 複合体: Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acylsulfonamide inhibitor GDC-0310
    • タンパク質・ペプチド: Sodium channel protein PaFPC1,Sodium channel protein type 9 subunit alpha chimera
  • リガンド: beta-D-mannopyranose
  • リガンド: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose
  • リガンド: 5-cyclopropyl-4-({1-[(1S)-1-(3,5-dichlorophenyl)ethyl]piperidin-4-yl}methoxy)-2-fluoro-N-(methanesulfonyl)benzamide
  • リガンド: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine
  • リガンド: CHOLESTEROL HEMISUCCINATE
  • リガンド: water
機能・相同性
機能・相同性情報


detection of mechanical stimulus involved in sensory perception / membrane depolarization during action potential / voltage-gated sodium channel complex / cardiac muscle cell action potential involved in contraction / Interaction between L1 and Ankyrins / voltage-gated sodium channel activity / sodium ion transport / Phase 0 - rapid depolarisation / detection of temperature stimulus involved in sensory perception of pain / behavioral response to pain ...detection of mechanical stimulus involved in sensory perception / membrane depolarization during action potential / voltage-gated sodium channel complex / cardiac muscle cell action potential involved in contraction / Interaction between L1 and Ankyrins / voltage-gated sodium channel activity / sodium ion transport / Phase 0 - rapid depolarisation / detection of temperature stimulus involved in sensory perception of pain / behavioral response to pain / neuronal action potential / sodium ion transmembrane transport / sensory perception of pain / post-embryonic development / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / response to toxic substance / circadian rhythm / inflammatory response / axon / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Voltage-gated Na+ ion channel, cytoplasmic domain / Cytoplasmic domain of voltage-gated Na+ ion channel / Sodium ion transport-associated / Voltage-gated sodium channel alpha subunit, inactivation gate / Sodium ion transport-associated / Voltage-dependent L-type calcium channel, IQ-associated domain / Voltage-dependent L-type calcium channel, IQ-associated / Voltage gated sodium channel, alpha subunit / Voltage-gated cation channel calcium and sodium / Short calmodulin-binding motif containing conserved Ile and Gln residues. ...Voltage-gated Na+ ion channel, cytoplasmic domain / Cytoplasmic domain of voltage-gated Na+ ion channel / Sodium ion transport-associated / Voltage-gated sodium channel alpha subunit, inactivation gate / Sodium ion transport-associated / Voltage-dependent L-type calcium channel, IQ-associated domain / Voltage-dependent L-type calcium channel, IQ-associated / Voltage gated sodium channel, alpha subunit / Voltage-gated cation channel calcium and sodium / Short calmodulin-binding motif containing conserved Ile and Gln residues. / IQ motif, EF-hand binding site / Voltage-dependent channel domain superfamily / Ion transport domain / Ion transport protein
類似検索 - ドメイン・相同性
Sodium channel protein PaFPC1 / Sodium channel protein type 9 subunit alpha
類似検索 - 構成要素
生物種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: 2.5 Å
データ登録者Kschonsak M / Jao CC / Arthur CP / Rohou AL / Bergeron P / Ortwine D / McKerall SJ / Hackos DH / Deng L / Chen J ...Kschonsak M / Jao CC / Arthur CP / Rohou AL / Bergeron P / Ortwine D / McKerall SJ / Hackos DH / Deng L / Chen J / Sutherlin D / Dragovich PS / Volgraf M / Wright MR / Payandeh J / Ciferri C / Tellis JC
資金援助1件
OrganizationGrant number国
Not funded
引用ジャーナル: Elife / 年: 2023
タイトル: Cryo-EM reveals an unprecedented binding site for Na1.7 inhibitors enabling rational design of potent hybrid inhibitors.
著者: Marc Kschonsak / Christine C Jao / Christopher P Arthur / Alexis L Rohou / Philippe Bergeron / Daniel F Ortwine / Steven J McKerrall / David H Hackos / Lunbin Deng / Jun Chen / Tianbo Li / ...著者: Marc Kschonsak / Christine C Jao / Christopher P Arthur / Alexis L Rohou / Philippe Bergeron / Daniel F Ortwine / Steven J McKerrall / David H Hackos / Lunbin Deng / Jun Chen / Tianbo Li / Peter S Dragovich / Matthew Volgraf / Matthew R Wright / Jian Payandeh / Claudio Ciferri / John C Tellis /
要旨: The voltage-gated sodium (Na) channel Na1.7 has been identified as a potential novel analgesic target due to its involvement in human pain syndromes. However, clinically available Na channel-blocking ...The voltage-gated sodium (Na) channel Na1.7 has been identified as a potential novel analgesic target due to its involvement in human pain syndromes. However, clinically available Na channel-blocking drugs are not selective among the nine Na channel subtypes, Na1.1-Na1.9. Moreover, the two currently known classes of Na1.7 subtype-selective inhibitors (aryl- and acylsulfonamides) have undesirable characteristics that may limit their development. To this point understanding of the structure-activity relationships of the acylsulfonamide class of Na1.7 inhibitors, exemplified by the clinical development candidate , has been based solely on a single co-crystal structure of an arylsulfonamide inhibitor bound to voltage-sensing domain 4 (VSD4). To advance inhibitor design targeting the Na1.7 channel, we pursued high-resolution ligand-bound Na1.7-VSD4 structures using cryogenic electron microscopy (cryo-EM). Here, we report that engages the Na1.7-VSD4 through an unexpected binding mode orthogonal to the arylsulfonamide inhibitor class binding pose, which identifies a previously unknown ligand binding site in Na channels. This finding enabled the design of a novel hybrid inhibitor series that bridges the aryl- and acylsulfonamide binding pockets and allows for the generation of molecules with substantially differentiated structures and properties. Overall, our study highlights the power of cryo-EM methods to pursue challenging drug targets using iterative and high-resolution structure-guided inhibitor design. This work also underscores an important role of the membrane bilayer in the optimization of selective Na channel modulators targeting VSD4.
履歴
登録2022年11月3日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年4月12日-
マップ公開2023年4月12日-
更新2023年4月12日-
現状2023年4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_28777.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_28777.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 8.6 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Density modified map used for model refinements
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X (Sec.)Y (Row.)Z (Col.)
0.84 Å/pix.
x 133 pix.
= 111.454 Å		0.84 Å/pix.
x 141 pix.
= 118.158 Å		0.84 Å/pix.
x 120 pix.
= 100.56 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

これらの図は立方格子座標系で作成されたものです

ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.838 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: 0.9
最小 - 最大-8.534427 - 21.089323
平均 (標準偏差)2.4730908e-11 (±1.0)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderZYX
Origin130156129
サイズ141120133
Spacing133141120
セルA: 111.454 Å / B: 118.158 Å / C: 100.56 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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追加マップ: non-modified, full map

ファイルemd_28777_additional_1.map
注釈non-modified, full 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: half-map1

ファイルemd_28777_half_map_1.map
注釈half-map1
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-map2

ファイルemd_28777_half_map_2.map
注釈half-map2
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 : Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acyl...

全体名称: Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acylsulfonamide inhibitor GDC-0310
要素
  • 複合体: Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acylsulfonamide inhibitor GDC-0310
    • タンパク質・ペプチド: Sodium channel protein PaFPC1,Sodium channel protein type 9 subunit alpha chimera
  • リガンド: beta-D-mannopyranose
  • リガンド: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose
  • リガンド: 5-cyclopropyl-4-({1-[(1S)-1-(3,5-dichlorophenyl)ethyl]piperidin-4-yl}methoxy)-2-fluoro-N-(methanesulfonyl)benzamide
  • リガンド: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine
  • リガンド: CHOLESTEROL HEMISUCCINATE
  • リガンド: water

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超分子 #1: Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acyl...

超分子名称: Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acylsulfonamide inhibitor GDC-0310
タイプ: complex / ID: 1 / キメラ: Yes / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
詳細: Chimeric construct of human Nav1.7 VSD4 and the NavPaS channel from American cockroach Periplaneta americana
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: Sodium channel protein PaFPC1,Sodium channel protein type 9 subun...

分子名称: Sodium channel protein PaFPC1,Sodium channel protein type 9 subunit alpha chimera
タイプ: protein_or_peptide / ID: 1
詳細: Chimeric construct of human Nav1.7 VSD4 and the NavPaS channel from American cockroach Periplaneta americana
コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 184.481906 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: MWSHPQFEKG GGSGGGSGGS AWSHPQFEKG GSGGDYKDDD DKGGSGGDYK DDDDKMADNS PLIREERQRL FRPYTRAMLT APSAQPAKE NGKTEENKDN SRDKGRGANK DRDGSAHPDQ ALEQGSRLPA RMRNIFPAEL ASTPLEDFDP FYKNKKTFVV V TKAGDIFR ...文字列:
MWSHPQFEKG GGSGGGSGGS AWSHPQFEKG GSGGDYKDDD DKGGSGGDYK DDDDKMADNS PLIREERQRL FRPYTRAMLT APSAQPAKE NGKTEENKDN SRDKGRGANK DRDGSAHPDQ ALEQGSRLPA RMRNIFPAEL ASTPLEDFDP FYKNKKTFVV V TKAGDIFR FSGEKSLWML DPFTPIRRVA ISTMVQPIFS YFIMITILIH CIFMIMPATQ TTYILELVFL SIYTIEVVVK VL ARGFILH PFAYLRDPWN WLDFLVTLIG YITLVVDLGH LYALRAFRVL RSWRTVTIVP GWRTIVDALS LSITSLKDLV LLL LFSLSV FALIGLQLFM GNLKHKCVKH FPADGSWGNF TDERWFNYTS NSSHWYIPDD WIEYPLCGNS SGAGMCPPGY TCLQ GYGGN PNYGYTSFDT FGWAFLSVFR LVTLDYWEDL YQLALRSAGP WHILFFIIVV FYGTFCFLNF ILAVVVMSYT HMVKR ADEE KAAERELKKE KKAASVANNT ANGQEQTTIE MNGDEAVVID NNDQAARQQS DPETPAPSVT QRLTDFLCVW DCCVPW QKL QGAIGAVVLS PFFELFIAVI IVLNITFMAL DHHDMNIEFE RILRTGNYIF TSIYIVEAVL KIIALSPKFY FKDSWNV FD FIIVVFAILE LGLEGVQGLS VFRSFRLLRV FRLAKFWPTL NNFMSVMTKS YGAFVNVMYV MFLLLFIFAI IGMQLFGM N YIDNMERFPD GDLPRWNFTD FLHSFMIVFR ALCGEWIESM WDCMLVGDWS CIPFFVAVFF VGNLVILNLL IALLLNNYG SFCTSPTSDE EDSKDEDALA QIVRIFKRFK PNLNAVKLSP MKPDSEDIVE SQEIQGNNIA DAEDVLAGEF PPDCCCNAFY KCFPSRPAR DSSVQRMWSN IRRVCFLLAK NKYFQKFVTA VLVITSVLLA LEDIYLPQRP VLVNITLYVD YVLTAFFVIE M IIMLFAVG FKKYFTSKWY WLDFIVVVAY LLNFVLMCAG IEALQTLRLL RVFRLFRPLS KVNGMQVVTS TLVEAVPHIF NV ILVGIFF WLVFAIMGVQ LFAGKFYKCV DENSTVLSHE ITMDRNDCLH ENYTWENSPM NFDHVGNAYL SLLQVATFKG WLQ IMNDAI DSREVHKQPI RETNIYMYLY FIFFIVFGSF FILKLFVCIL IDIFRQQRRK AEGLSATDSR TQLIYRRAVM RTMS AKPVK RIPKPGNKIQ GCIFDLVTNQ AFDISIMVLI CLNMVTMMVE KEGQSQHMTE VLYWINVVFI ILFTGECVLK LISLR HYYF TVGWNIFDFV VVIISIVGMF LADLIETYFV SPTLFRVIRL ARIGRILRLV KGAKGIRLLL LALRKALRTL FNVSFL LFV IMFVYAVFGM EFFMHIRDAG AIDDVYNFKT FGQSIILLFQ LATSAGWDGV YFAIANEEDC RAPDHELGYP GNCGSRA LG IAYLVSYLII TCLVVINMYA AVILDYVLEV YEDSKEGLTD DDYDMFFEVW QQFDPEATQY IRYDQLSELL EALQPPLQ V QKPNKYKILS MNIPICKDDH IFYKDVLEAL VKDVFSRRGS PVEAGDVQAP NVDEAEYKPV SSTLQRQREE YCVRLIQNA WRKHKQQN

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分子 #3: beta-D-mannopyranose

分子名称: beta-D-mannopyranose / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 1 / 式: BMA
分子量理論値: 180.156 Da
Chemical component information

ChemComp-BMA:
beta-D-mannopyranose / β-D-マンノピラノ-ス

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分子 #4: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose

分子名称: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 2 / 式: NAG
分子量理論値: 221.208 Da
Chemical component information

ChemComp-NAG:
2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-アセチル-β-D-グルコサミン

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分子 #5: 5-cyclopropyl-4-({1-[(1S)-1-(3,5-dichlorophenyl)ethyl]piperidin-4...

分子名称: 5-cyclopropyl-4-({1-[(1S)-1-(3,5-dichlorophenyl)ethyl]piperidin-4-yl}methoxy)-2-fluoro-N-(methanesulfonyl)benzamide
タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 1 / 式: X7R
分子量理論値: 543.478 Da
Chemical component information

ChemComp-X7R:
5-cyclopropyl-4-({1-[(1S)-1-(3,5-dichlorophenyl)ethyl]piperidin-4-yl}methoxy)-2-fluoro-N-(methanesulfonyl)benzamide

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分子 #6: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine

分子名称: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 5 / 式: PEE
分子量理論値: 744.034 Da
Chemical component information

ChemComp-PEE:
1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / DOPE, リン脂質*YM

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分子 #7: CHOLESTEROL HEMISUCCINATE

分子名称: CHOLESTEROL HEMISUCCINATE / タイプ: ligand / ID: 7 / コピー数: 1 / 式: Y01
分子量理論値: 486.726 Da
Chemical component information

ChemComp-Y01:
CHOLESTEROL HEMISUCCINATE / コレステリルヘミスクシナ-ト

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分子 #8: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 8 / コピー数: 78 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER

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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 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
25.0 mMHEPESHEPES
200.0 mMNaClsodium chloride
グリッドモデル: UltrAuFoil R0./1 / 材質: GOLD / メッシュ: 300
詳細: Grids were incubated with a thiol reactive, self-assembling reaction mixture of 4mM monothiolalkane(C11)PEG6-OH (11-mercaptoundecyl) hexaethyleneglycol (SPT-0011P6, SensoPath Technologies, ...詳細: Grids were incubated with a thiol reactive, self-assembling reaction mixture of 4mM monothiolalkane(C11)PEG6-OH (11-mercaptoundecyl) hexaethyleneglycol (SPT-0011P6, SensoPath Technologies, Inc., Bozeman, MT). Grids were incubated with this self-assembled monolayer (SAM) solution for 24 hours and afterwards rinsed with EtOH.
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 277.15 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細The sample was reconstituted into lipid nanodiscs (MSP1E3D1 in 3POPC:1POPE:1POPG) and was monodisperse. The sample was crosslinked with 0.05% glutaraldehyde for 10 minutes at RT, then quenched with 1M Tris pH7.0.

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
平均露光時間: 3.0 sec. / 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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 1.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.5 µm
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: 2253983
詳細: template-matching particle picking with a 30A low-pass filtered template
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: 2.5 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: PHENIX (ver. 1.20)
詳細: A score threshold was applied, so that only the best-scoring particle images would be included in the 3D reconstruction at each cycle.
使用した粒子像数: 795792
初期 角度割当タイプ: OTHER / ソフトウェア - 名称: cisTEM (ver. 1.02)
最終 角度割当タイプ: OTHER / ソフトウェア - 名称: cisTEM (ver. 1.02) / 詳細: No data beyond 3.4 A were used in the refinements
最終 3次元分類クラス数: 100 / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)

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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-8f0q:
Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acylsulfonamide inhibitor GDC-0310

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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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