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- EMDB-3860: Cryo-EM map of calcium-bound mTMEM16A chloride channel at 3.75 A ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-3860
タイトルCryo-EM map of calcium-bound mTMEM16A chloride channel at 3.75 A resolution
マップデータNone
試料
  • 複合体: mTMEM16A with calcium ions bound
    • タンパク質・ペプチド: Anoctamin-1
  • リガンド: CALCIUM ION
キーワードTMEM16 family / ion channel / membrane protein / cryo-EM
機能・相同性
機能・相同性情報


glial cell projection elongation / trachea development / iodide transmembrane transporter activity / iodide transport / mucus secretion / intracellularly calcium-gated chloride channel activity / cellular response to peptide / voltage-gated chloride channel activity / Stimuli-sensing channels / chloride transport ...glial cell projection elongation / trachea development / iodide transmembrane transporter activity / iodide transport / mucus secretion / intracellularly calcium-gated chloride channel activity / cellular response to peptide / voltage-gated chloride channel activity / Stimuli-sensing channels / chloride transport / chloride channel activity / positive regulation of insulin secretion involved in cellular response to glucose stimulus / detection of temperature stimulus involved in sensory perception of pain / chloride channel complex / chloride transmembrane transport / regulation of membrane potential / cell projection / establishment of localization in cell / presynaptic membrane / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / cellular response to heat / apical plasma membrane / external side of plasma membrane / signaling receptor binding / glutamatergic synapse / protein homodimerization activity / identical protein binding / metal ion binding / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Anoctamin, dimerisation domain / Anoctamin, dimerisation domain / Anoctamin / : / Calcium-activated chloride channel
類似検索 - ドメイン・相同性
生物種Mus musculus (ハツカネズミ)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.75 Å
データ登録者Paulino C / Kalienkova V
資金援助 スイス, 2件
OrganizationGrant number国
University of ZurichFK-16-036 スイス
European Research Council339116AnoBest スイス
引用ジャーナル: Nature / 年: 2017
タイトル: Activation mechanism of the calcium-activated chloride channel TMEM16A revealed by cryo-EM.
著者: Cristina Paulino / Valeria Kalienkova / Andy K M Lam / Yvonne Neldner / Raimund Dutzler /
要旨: The calcium-activated chloride channel TMEM16A is a ligand-gated anion channel that opens in response to an increase in intracellular Ca concentration. The protein is broadly expressed and ...The calcium-activated chloride channel TMEM16A is a ligand-gated anion channel that opens in response to an increase in intracellular Ca concentration. The protein is broadly expressed and contributes to diverse physiological processes, including transepithelial chloride transport and the control of electrical signalling in smooth muscles and certain neurons. As a member of the TMEM16 (or anoctamin) family of membrane proteins, TMEM16A is closely related to paralogues that function as scramblases, which facilitate the bidirectional movement of lipids across membranes. The unusual functional diversity of the TMEM16 family and the relationship between two seemingly incompatible transport mechanisms has been the focus of recent investigations. Previous breakthroughs were obtained from the X-ray structure of the lipid scramblase of the fungus Nectria haematococca (nhTMEM16), and from the cryo-electron microscopy structure of mouse TMEM16A at 6.6 Å (ref. 14). Although the latter structure disclosed the architectural differences that distinguish ion channels from lipid scramblases, its low resolution did not permit a detailed molecular description of the protein or provide any insight into its activation by Ca. Here we describe the structures of mouse TMEM16A at high resolution in the presence and absence of Ca. These structures reveal the differences between ligand-bound and ligand-free states of a calcium-activated chloride channel, and when combined with functional experiments suggest a mechanism for gating. During activation, the binding of Ca to a site located within the transmembrane domain, in the vicinity of the pore, alters the electrostatic properties of the ion conduction path and triggers a conformational rearrangement of an α-helix that comes into physical contact with the bound ligand, and thereby directly couples ligand binding and pore opening. Our study describes a process that is unique among channel proteins, but one that is presumably general for both functional branches of the TMEM16 family.
履歴
登録2017年9月8日-
ヘッダ(付随情報) 公開2017年9月20日-
マップ公開2017年12月20日-
更新2024年10月9日-
現状2024年10月9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: 0.024
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 表面図（円筒半径に従い着色）
  • 表面レベル: 0.024
  • 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-5oyb
  • 表面レベル: 0.024
  • UCSF Chimera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_3860.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_3860.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 103 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈None
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.)
1.08 Å/pix.
x 300 pix.
= 322.5 Å		1.08 Å/pix.
x 300 pix.
= 322.5 Å		1.08 Å/pix.
x 300 pix.
= 322.5 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: 1.075 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: 0.024 / ムービー #1: 0.024
最小 - 最大-0.04136806 - 0.081163116
平均 (標準偏差)0.000087103224 (±0.0029635872)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ300300300
Spacing300300300
セルA=B=C: 322.5 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z1.0751.0751.075
M x/y/z300300300
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z322.500322.500322.500
α/β/γ90.00090.00090.000
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS300300300
D min/max/mean-0.0410.0810.000

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_3860_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)

-
追加マップ: None

ファイルemd_3860_additional.map
注釈None
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: cryo-EM half map 2 of the ion channel...

ファイルemd_3860_half_map_1.map
注釈cryo-EM half map 2 of the ion channel TMEM16A from mouse in presence of calcium ions
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: cryo-EM half map 1 of the ion channel...

ファイルemd_3860_half_map_2.map
注釈cryo-EM half map 1 of the ion channel TMEM16A from mouse in presence of calcium ions
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 : mTMEM16A with calcium ions bound

全体名称: mTMEM16A with calcium ions bound
要素
  • 複合体: mTMEM16A with calcium ions bound
    • タンパク質・ペプチド: Anoctamin-1
  • リガンド: CALCIUM ION

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超分子 #1: mTMEM16A with calcium ions bound

超分子名称: mTMEM16A with calcium ions bound / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1 / 詳細: calcium-activated chloride channel
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 110.916 KDa

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分子 #1: Anoctamin-1

分子名称: Anoctamin-1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 2 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
分子量理論値: 111.058992 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: MRVPEKYSTL PAEDRSVHIV NICAIEDLGY LPSEGTLLNS LSVDPDAECK YGLYFRDGKR KVDYILVYHH KRASGSRTLA RRGLQNDMV LGTRSVRQDQ PLPGKGSPVD AGSPEVPMDY HEDDKRFRRE EYEGNLLEAG LELENDEDTK IHGVGFVKIH A PWHVLCRE ...文字列:
MRVPEKYSTL PAEDRSVHIV NICAIEDLGY LPSEGTLLNS LSVDPDAECK YGLYFRDGKR KVDYILVYHH KRASGSRTLA RRGLQNDMV LGTRSVRQDQ PLPGKGSPVD AGSPEVPMDY HEDDKRFRRE EYEGNLLEAG LELENDEDTK IHGVGFVKIH A PWHVLCRE AEFLKLKMPT KKVYHISETR GLLKTINSVL QKITDPIQPK VAEHRPQTTK RLSYPFSREK QHLFDLTDRD SF FDSKTRS TIVYEILKRT TCTKAKYSMG ITSLLANGVY SAAYPLHDGD YEGDNVEFND RKLLYEEWAS YGVFYKYQPI DLV RKYFGE KVGLYFAWLG AYTQMLIPAS IVGVIVFLYG CATVDENIPS MEMCDQRYNI TMCPLCDKTC SYWKMSSACA TARA SHLFD NPATVFFSVF MALWAATFME HWKRKQMRLN YRWDLTGFEE EEEAVKDHPR AEYEARVLEK SLRKESRNKE TDKVK LTWR DRFPAYFTNL VSIIFMIAVT FAIVLGVIIY RISTAAALAM NSSPSVRSNI RVTVTATAVI INLVVIILLD EVYGCI ARW LTKIEVPKTE KSFEERLTFK AFLLKFVNSY TPIFYVAFFK GRFVGRPGDY VYIFRSFRME ECAPGGCLME LCIQLSI IM LGKQLIQNNL FEIGIPKMKK FIRYLKLRRQ SPSDREEYVK RKQRYEVDFN LEPFAGLTPE YMEMIIQFGF VTLFVASF P LAPLFALLNN IIEIRLDAKK FVTELRRPVA IRAKDIGIWY NILRGVGKLA VIINAFVISF TSDFIPRLVY LYMYSQNGT MHGFVNHTLS SFNVSDFQNG TAPNDPLDLG YEVQICRYKD YREPPWSEHK YDISKDFWAV LAARLAFVIV FQNLVMFMSD FVDWVIPDI PKDISQQIHK EKVLMVELFM REEQGKQQLL DTWMEKEKPR DVPCNNHSPT THPEAGDGSP VPSYEYHGDA L

UniProtKB: Anoctamin-1

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分子 #2: CALCIUM ION

分子名称: CALCIUM ION / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 4 / 式: CA
分子量理論値: 40.078 Da

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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3.5 mg/mL
緩衝液pH: 7.5 / 構成要素 - 濃度: 20.0 mM / 構成要素 - 名称: Hepes / 詳細: 20 mM Hepes 150 mM NaCl 0.5 mM CaCl2 <0.12% digitonin
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 200 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 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: 30 sec.
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 288 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV / 詳細: 2 ul sample volume 2-4 sec blotting time.
詳細full-length (wild-type isoform ac) deglycosylated mTMEM16A in presence of 0.5mM CaCl2

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
温度最低: 80.0 K / 最高: 100.0 K
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: In-column Omega Filter
エネルギーフィルター - エネルギー下限: -10 eV
エネルギーフィルター - エネルギー上限: +10 eV
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
検出モード: SUPER-RESOLUTION / デジタル化 - サイズ - 横: 7420 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 7676 pixel / デジタル化 - 画像ごとのフレーム数: 1-80 / 撮影したグリッド数: 3 / 実像数: 4343 / 平均露光時間: 10.0 sec. / 平均電子線量: 80.0 e/Å2
詳細: Data were collected in an automated fashion using SerialEM47 on a K2 Summit detector (Gatan). For the dataset in presence of calcium ions, cryo-EM images were collected at a pixel size of 0. ...詳細: Data were collected in an automated fashion using SerialEM47 on a K2 Summit detector (Gatan). For the dataset in presence of calcium ions, cryo-EM images were collected at a pixel size of 0.5375A in super-resolution mode, a defocus range of -0.5 to -3.0 um, an exposure time of 10 sec and a sub-frame exposure time of 125 ms (80 frames) with an approximate electron dose of 1 e-/A2/frame. An extensive effort was made for this dataset to screen different areas within the grid and only regions that provided an estimated resolution of the CTF fit of better than 4A were selected for data collection. The total accumulated dose on the specimen level was approximately 80 e-/A2.
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 100.0 µm / 最大 デフォーカス（補正後）: 3.0 µm / 最小 デフォーカス（補正後）: 0.5 µm / 倍率（補正後）: 46511 / 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）: 3.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.5 µm / 倍率（公称値）: 46511
試料ステージ試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
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

詳細Fourier cropping (final pixel size 1.075 A), motion correction and dose-weighting of frames were performed by MotionCor2
粒子像選択選択した数: 629679
詳細: For the dataset collected in presence of calcium ions a total of 4,342 dose-fractionated super-resolution images were recorded, 2 x 2 down-sampled by Fourier cropping (final pixel size 1.075A) ...詳細: For the dataset collected in presence of calcium ions a total of 4,342 dose-fractionated super-resolution images were recorded, 2 x 2 down-sampled by Fourier cropping (final pixel size 1.075A) and subjected to motion correction and dose-weighting of frames by MotionCor248. The contrast transfer function (CTF) parameters were estimated on the movie frames by ctffind4.149. Images showing a strong drift, higher defocus than -3.0 um or a bad CTF estimation were discarded, resulting in 2,997 images used for further analysis with the software package RELION2.1b150. Particles were picked automatically using 2D class averages from the previously obtained TMEM16A cryo-EM map as reference26 providing an initial set of 629,679 particles. After extraction with a box size of 300 pixels, false positives were eliminated manually or through a first round of 2D classification, resulting in 368,162 particles that were further subjected to several rounds of 2D classification to remove particles belonging to low-abundance classes. The remaining 252,577 particles were sorted during 3D Classification, a C2 symmetry was imposed and the low-resolution TMEM16A cryo-EM map (EMD-3658) was used as initial model. The best class, comprising 147,368 particles from a total of 2012 images, was subjected to auto-refinement and particle polishing in RELION, with a running average window of 5, a standard deviation of 1 pixel on translations and 200 pixels on particle distance. The final polished and auto-refined map used for model building had a resolution of 4.6A before masking and 3.75A after masking and was sharpened using an isotropic b-factor of -1063A2
初期モデルモデルのタイプ: PDB ENTRY
PDBモデル - PDB ID:

5nl2

最終 再構成想定した対称性 - 点群: C2 (2回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.75 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 2.1b1) / 使用した粒子像数: 147368
初期 角度割当タイプ: ANGULAR RECONSTITUTION / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 21b1)
最終 角度割当タイプ: ANGULAR RECONSTITUTION / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 2.1b1)
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 2.1b1)
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-5oyb:
Structure of calcium-bound mTMEM16A chloride channel at 3.75 A resolution

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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://pdbjlvh1.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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