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- EMDB-34530: Membrane protein A -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-34530
タイトルMembrane protein A
マップデータ
試料
  • 複合体: HcKCR1
    • タンパク質・ペプチド: HcKCR1
  • リガンド: RETINAL
  • リガンド: (7R,17E,20E)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSA-17,20-DIEN-1-AMINIUM 4-OXIDE
  • リガンド: PALMITIC ACID
  • リガンド: water
キーワードMembrane Protein / Cryo-EM
生物種Hyphochytrium catenoides (真核生物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.56 Å
データ登録者Tajima S / Kim Y / Yamashita K / Fukuda M / Deisseroth K / Kato HE
資金援助 日本, 7件
OrganizationGrant number国
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP21wm0525018 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)22H04742 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)JP20K21383 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)JP21H01875 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)21H05142 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)22H00400 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)22K19265 日本
引用ジャーナル: Cell / 年: 2023
タイトル: Structural basis for ion selectivity in potassium-selective channelrhodopsins.
著者: Seiya Tajima / Yoon Seok Kim / Masahiro Fukuda / YoungJu Jo / Peter Y Wang / Joseph M Paggi / Masatoshi Inoue / Eamon F X Byrne / Koichiro E Kishi / Seiwa Nakamura / Charu Ramakrishnan / ...著者: Seiya Tajima / Yoon Seok Kim / Masahiro Fukuda / YoungJu Jo / Peter Y Wang / Joseph M Paggi / Masatoshi Inoue / Eamon F X Byrne / Koichiro E Kishi / Seiwa Nakamura / Charu Ramakrishnan / Shunki Takaramoto / Takashi Nagata / Masae Konno / Masahiro Sugiura / Kota Katayama / Toshiki E Matsui / Keitaro Yamashita / Suhyang Kim / Hisako Ikeda / Jaeah Kim / Hideki Kandori / Ron O Dror / Keiichi Inoue / Karl Deisseroth / Hideaki E Kato /
要旨: KCR channelrhodopsins (K-selective light-gated ion channels) have received attention as potential inhibitory optogenetic tools but more broadly pose a fundamental mystery regarding how their K ...KCR channelrhodopsins (K-selective light-gated ion channels) have received attention as potential inhibitory optogenetic tools but more broadly pose a fundamental mystery regarding how their K selectivity is achieved. Here, we present 2.5-2.7 Å cryo-electron microscopy structures of HcKCR1 and HcKCR2 and of a structure-guided mutant with enhanced K selectivity. Structural, electrophysiological, computational, spectroscopic, and biochemical analyses reveal a distinctive mechanism for K selectivity; rather than forming the symmetrical filter of canonical K channels achieving both selectivity and dehydration, instead, three extracellular-vestibule residues within each monomer form a flexible asymmetric selectivity gate, while a distinct dehydration pathway extends intracellularly. Structural comparisons reveal a retinal-binding pocket that induces retinal rotation (accounting for HcKCR1/HcKCR2 spectral differences), and design of corresponding KCR variants with increased K selectivity (KALI-1/KALI-2) provides key advantages for optogenetic inhibition in vitro and in vivo. Thus, discovery of a mechanism for ion-channel K selectivity also provides a framework for next-generation optogenetics.
履歴
登録2022年10月21日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年9月6日-
マップ公開2023年9月6日-
更新2024年10月23日-
現状2024年10月23日処理サイト: PDBj / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_34530.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_34530.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 19.4 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

大きさ
明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
0.83 Å/pix.
x 172 pix.
= 142.76 Å		0.83 Å/pix.
x 172 pix.
= 142.76 Å		0.83 Å/pix.
x 172 pix.
= 142.76 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: 0.83 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: 0.439
最小 - 最大-1.6585467 - 2.6244411
平均 (標準偏差)0.0022018147 (±0.11462835)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ172172172
Spacing172172172
セルA=B=C: 142.76 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_34530_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: #1

ファイルemd_34530_additional_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: #2

ファイルemd_34530_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_34530_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 : HcKCR1

全体名称: HcKCR1
要素
  • 複合体: HcKCR1
    • タンパク質・ペプチド: HcKCR1
  • リガンド: RETINAL
  • リガンド: (7R,17E,20E)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSA-17,20-DIEN-1-AMINIUM 4-OXIDE
  • リガンド: PALMITIC ACID
  • リガンド: water

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超分子 #1: HcKCR1

超分子名称: HcKCR1 / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Hyphochytrium catenoides (真核生物)

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分子 #1: HcKCR1

分子名称: HcKCR1 / 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: Hyphochytrium catenoides (真核生物)
分子量理論値: 31.399768 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: GPMPFYDSRP PEGWPKGSIN DMDYPLLGSI CAVCCVFVAG SGIWMLYRLD LGMGYSCKPY KSGRAPEVNS LSGIICLLCG TMYAAKSFD FFDGGGTPFS LNWYWYLDYV FTCPLLILDF AFTLDLPHKI RYFFAVFLTL WCGVAAFVTP SAYRFAYYAL G CCWFTPFA ...文字列:
GPMPFYDSRP PEGWPKGSIN DMDYPLLGSI CAVCCVFVAG SGIWMLYRLD LGMGYSCKPY KSGRAPEVNS LSGIICLLCG TMYAAKSFD FFDGGGTPFS LNWYWYLDYV FTCPLLILDF AFTLDLPHKI RYFFAVFLTL WCGVAAFVTP SAYRFAYYAL G CCWFTPFA LSLMRHVKER YLVYPPKCQR WLFWACVIFF GFWPMFPILF IFSWLGTGHI SQQAFYIIHA FLDLTCKSIF GI LMTVFRL ELEEHTEVQG LPLNEPETLS LEVLFQ

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分子 #2: RETINAL

分子名称: RETINAL / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 1 / 式: RET
分子量理論値: 284.436 Da
Chemical component information

ChemComp-RET:
RETINAL / (7Z,9Z,11Z,13Z)-レチナ-ル

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分子 #3: (7R,17E,20E)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)MET...

分子名称: (7R,17E,20E)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSA-17,20-DIEN-1-AMINIUM 4-OXIDE
タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 10 / 式: PSC
分子量理論値: 759.068 Da
Chemical component information

ChemComp-PSC:
(7R,17E,20E)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSA-17,20-DIEN-1-AMINIUM 4-OXIDE / リン脂質*YM

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分子 #4: PALMITIC ACID

分子名称: PALMITIC ACID / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 5 / 式: PLM
分子量理論値: 256.424 Da
Chemical component information

ChemComp-PLM:
PALMITIC ACID / パルミチン酸

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分子 #5: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 21 / 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

緩衝液pH: 7.5
糖包埋材質: Lipid / 詳細: nanodisc composed of MSP1D1E3 and soybean lipids
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 300 / 支持フィルム - 材質: GOLD / 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: 60 sec.
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
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 平均電子線量: 48.0 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）: 1.6 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

初期モデルモデルのタイプ: NONE
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C3 (3回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.56 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 801114
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
FSC曲線 (解像度の算出)

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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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