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- EMDB-38267: Cryo-EM structure of Glutamate dehydrogenase from Thermococcus pr... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-38267
タイトルCryo-EM structure of Glutamate dehydrogenase from Thermococcus profundus in complex with NADPH, AKG and NH4 in the steady stage of reaction
マップデータ
試料
  • 複合体: Hexamer of glutamate dehydrogenase in the presence of NADP and glutamate
    • タンパク質・ペプチド: Glutamate dehydrogenase
  • リガンド: NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE
  • リガンド: 2-OXOGLUTARIC ACID
  • リガンド: AMMONIUM ION
  • リガンド: water
キーワードComplex / Coenzyme / NADPH / 2-oxoglutarate / ammonium ion / OXIDOREDUCTASE
機能・相同性
機能・相同性情報


glutamate dehydrogenase [NAD(P)+] / glutamate dehydrogenase (NADP+) activity / glutamate dehydrogenase (NAD+) activity / amino acid metabolic process
類似検索 - 分子機能
: / Glutamate dehydrogenase / NAD(P) binding domain of glutamate dehydrogenase / Leu/Phe/Val dehydrogenases active site / Glu / Leu / Phe / Val dehydrogenases active site. / Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase / Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, dimerisation domain / Glu/Leu/Phe/Val dehydrogenase, dimerisation domain / Glutamate/Leucine/Phenylalanine/Valine dehydrogenase / Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, C-terminal ...: / Glutamate dehydrogenase / NAD(P) binding domain of glutamate dehydrogenase / Leu/Phe/Val dehydrogenases active site / Glu / Leu / Phe / Val dehydrogenases active site. / Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase / Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, dimerisation domain / Glu/Leu/Phe/Val dehydrogenase, dimerisation domain / Glutamate/Leucine/Phenylalanine/Valine dehydrogenase / Glutamate/phenylalanine/leucine/valine dehydrogenase, C-terminal / Glutamate/Leucine/Phenylalanine/Valine dehydrogenase / Aminoacid dehydrogenase-like, N-terminal domain superfamily / NAD(P)-binding domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
Glutamate dehydrogenase
類似検索 - 構成要素
生物種Thermococcus profundus (古細菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.79 Å
データ登録者Wakabayashi T / Oide M / Nakasako M
資金援助 日本, 14件
OrganizationGrant number国
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)jp13480214 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)jp19204042 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)jp22244054 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)jp21H01050 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)jp26800227 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)jp18J11653 日本
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Japan)jp15076210 日本
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Japan)jp20050030 日本
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Japan)jp22018027 日本
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Japan)jp23120525 日本
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Japan)jp25120725 日本
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Japan)jp15H01647 日本
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Japan)jp17H05891 日本
Japan Science and TechnologyJPMJPR22E2 日本
引用ジャーナル: Sci Rep / 年: 2024
タイトル: CryoEM-sampling of metastable conformations appearing in cofactor-ligand association and catalysis of glutamate dehydrogenase.
著者: Taiki Wakabayashi / Mao Oide / Masayoshi Nakasako /
要旨: Kinetic aspects of enzymatic reactions are described by equations based on the Michaelis-Menten theory for the initial stage. However, the kinetic parameters provide little information on the atomic ...Kinetic aspects of enzymatic reactions are described by equations based on the Michaelis-Menten theory for the initial stage. However, the kinetic parameters provide little information on the atomic mechanism of the reaction. In this study, we analyzed structures of glutamate dehydrogenase in the initial and steady stages of the reaction using cryoEM at near-atomic resolution. In the initial stage, four metastable conformations displayed different domain motions and cofactor/ligand association modes. The most striking finding was that the enzyme-cofactor-substrate complex, treated as a single state in the enzyme kinetic theory, comprised at least three different metastable conformations. In the steady stage, seven conformations, including derivatives from the four conformations in the initial stage, made the reaction pathway complicated. Based on the visualized conformations, we discussed stage-dependent pathways to illustrate the dynamics of the enzyme in action.
履歴
登録2023年12月10日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年12月27日-
マップ公開2023年12月27日-
更新2024年6月19日-
現状2024年6月19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_38267.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_38267.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

大きさ
明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
0.75 Å/pix.
x 256 pix.
= 192.512 Å		0.75 Å/pix.
x 256 pix.
= 192.512 Å		0.75 Å/pix.
x 256 pix.
= 192.512 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: 0.752 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: 0.009
最小 - 最大-0.022198133 - 0.04156686
平均 (標準偏差)0.00002280419 (±0.0018452203)
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: 192.512 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_38267_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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ハーフマップ: #2

ファイルemd_38267_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_38267_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 : Hexamer of glutamate dehydrogenase in the presence of NADP and gl...

全体名称: Hexamer of glutamate dehydrogenase in the presence of NADP and glutamate
要素
  • 複合体: Hexamer of glutamate dehydrogenase in the presence of NADP and glutamate
    • タンパク質・ペプチド: Glutamate dehydrogenase
  • リガンド: NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE
  • リガンド: 2-OXOGLUTARIC ACID
  • リガンド: AMMONIUM ION
  • リガンド: water

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超分子 #1: Hexamer of glutamate dehydrogenase in the presence of NADP and gl...

超分子名称: Hexamer of glutamate dehydrogenase in the presence of NADP and glutamate
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Thermococcus profundus (古細菌)
分子量理論値: 280 KDa

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分子 #1: Glutamate dehydrogenase

分子名称: Glutamate dehydrogenase / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: glutamate dehydrogenase [NAD(P)+]
由来(天然)生物種: Thermococcus profundus (古細菌)
分子量理論値: 46.758477 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MVEIDPFEMA VKQLERAAQY MDISEEALEW LKKPMRIVEV SVPIEMDDGS VKVFTGFRVQ HNWARGPTKG GIRWHPAETL STVKALATW MTWKVAVVDL PYGGGKGGII VNPKELSERE QERLARAYIR AVYDVIGPWT DIPAPDVYTN PKIMGWMMDE Y ETIMRRKG ...文字列:
MVEIDPFEMA VKQLERAAQY MDISEEALEW LKKPMRIVEV SVPIEMDDGS VKVFTGFRVQ HNWARGPTKG GIRWHPAETL STVKALATW MTWKVAVVDL PYGGGKGGII VNPKELSERE QERLARAYIR AVYDVIGPWT DIPAPDVYTN PKIMGWMMDE Y ETIMRRKG PAFGVITGKP LSIGGSLGRG TATAQGAIFT IREAAKALGI DLKGKKIAVQ GYGNAGYYTA KLAKEQLGMT VV AVSDSRG GIYNPDGLDP DEVLKWKREH GSVKDFPGAT NITNEELLEL EVDVLAPAAI EEVITEKNAD NIKAKIVAEV ANG PVTPEA DDILREKGIL QIPDFLCNAG GVTVSYFEWV QNINGYYWTE EEVREKLDKK MTKAFWEVYN THKDKNIHMR DAAY VVAVS RVYQAMKDRG WVKK

UniProtKB: Glutamate dehydrogenase

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分子 #2: NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE

分子名称: NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE
タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 1 / 式: NDP
分子量理論値: 745.421 Da
Chemical component information

ChemComp-NDP:
NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE / NADPH

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分子 #3: 2-OXOGLUTARIC ACID

分子名称: 2-OXOGLUTARIC ACID / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 2 / 式: AKG
分子量理論値: 146.098 Da
Chemical component information

ChemComp-AKG:
2-OXOGLUTARIC ACID / α-ケトグルタル酸

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分子 #4: AMMONIUM ION

分子名称: AMMONIUM ION / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 1 / 式: NH4
分子量理論値: 18.038 Da
Chemical component information

ChemComp-NH4:
AMMONIUM ION / アンモニウム

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分子 #5: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 44 / 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4.8 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
0.5 mMNADPnicotinamide adenine dinucleotide phosphate
100.0 mMGluglutamate
5.0 mMTristris(hydroxymethyl)aminomethane
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 281 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細: The sample solution kept at room temperature was flash-frozen 1-h after mixing GDH, NADP and glutamate solutions..

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電子顕微鏡法

顕微鏡JEOL CRYO ARM 300
詳細Grid information as following: Company/model: Quantifoil Cu 1.2/1.3 Material:Cu Grid mesh: 200
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 実像数: 7075 / 平均電子線量: 1.0 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: OTHER / 撮影モード: BRIGHT FIELD / 最大 デフォーカス（公称値）: 47.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.4 µm
試料ステージホルダー冷却材: NITROGEN

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画像解析

粒子像選択選択した数: 6334528
詳細: Auto-picking based on templates from manually picked GDH particles.
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
詳細: The startup model was generated by de novo 3D model generation in Relion.
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.79 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 4.0beta) / 使用した粒子像数: 124457
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 4.0beta)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 4.0beta)
最終 3次元分類クラス数: 32 / 平均メンバー数/クラス: 80000 / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 4.0beta)
詳細: The final 3D classification involved a two-step process. In the first step, all particles were separated into eight classes. Subsequently, each of these classes was further classified into ...詳細: The final 3D classification involved a two-step process. In the first step, all particles were separated into eight classes. Subsequently, each of these classes was further classified into four subclasses. This entire process was conducted following a symmetry expansion operation on all particles, in accordance with the D3 symmetry of GDH.
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

精密化プロトコル: RIGID BODY FIT
得られたモデル

PDB-8xd6:
Cryo-EM structure of Glutamate dehydrogenase from Thermococcus profundus in complex with NADPH, AKG and NH4 in the steady stage of reaction

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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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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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