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- PDB-8f0p: Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the hybr... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8f0p
タイトルStructure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the hybrid inhibitor GNE-1305
要素Sodium channel protein PaFPC1,Sodium channel protein type 9 subunit alpha chimera
キーワードMEMBRANE PROTEIN/INHIBITOR / Ion channel / small molecule / inhibitor / MEMBRANE PROTEIN-INHIBITOR complex
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 / cardiac muscle cell action potential involved in contraction / voltage-gated sodium channel complex / Interaction between L1 and Ankyrins / voltage-gated sodium channel activity / sodium ion transport / Phase 0 - rapid depolarisation / behavioral response to pain / detection of temperature stimulus involved in sensory perception of pain ...detection of mechanical stimulus involved in sensory perception / membrane depolarization during action potential / cardiac muscle cell action potential involved in contraction / voltage-gated sodium channel complex / Interaction between L1 and Ankyrins / voltage-gated sodium channel activity / sodium ion transport / Phase 0 - rapid depolarisation / behavioral response to pain / detection of temperature stimulus involved in sensory perception of pain / neuronal action potential / sodium ion transmembrane transport / sensory perception of pain / post-embryonic development / circadian rhythm / response to toxic substance / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / 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 / Voltage-gated sodium channel alpha subunit, inactivation gate / Sodium ion transport-associated / 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 / Voltage-gated sodium channel alpha subunit, inactivation gate / Sodium ion transport-associated / 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
1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / Chem-X7L / CHOLESTEROL HEMISUCCINATE / 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)
Periplaneta americana (ワモンゴキブリ)
手法電子顕微鏡法 / 単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.2 Å
データ登録者Kschonsak, M. / Jao, C.C. / Arthur, C.P. / Rohou, A.L. / Bergeron, P. / Ortwine, D. / McKerall, S.J. / Hackos, D.H. / Deng, L. / Chen, J. ...Kschonsak, M. / Jao, C.C. / Arthur, C.P. / Rohou, A.L. / Bergeron, P. / Ortwine, D. / McKerall, S.J. / Hackos, D.H. / Deng, L. / Chen, J. / Sutherlin, D. / Dragovich, P.S. / Volgraf, M. / Wright, M.R. / Payandeh, J. / Ciferri, C. / Tellis, J.C.
資金援助1件
組織認可番号国
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日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02023年4月12日Provider: repository / タイプ: Initial release

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構造の表示

構造ビューア分子:
MolmilJmol/JSmol

ダウンロードとリンク

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集合体

登録構造単位
A: Sodium channel protein PaFPC1,Sodium channel protein type 9 subunit alpha chimera
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)190,81012
ポリマ－184,4821
非ポリマー6,32811
水2,000111
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: gel filtration
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551

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要素

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タンパク質 , 1種, 1分子 A

#1: タンパク質 Sodium channel protein PaFPC1,Sodium channel protein type 9 subunit alpha chimera / PaFPC1 / NavPaS / Neuroendocrine sodium channel / hNE-Na / Peripheral sodium channel 1 / PN1 / ...PaFPC1 / NavPaS / Neuroendocrine sodium channel / hNE-Na / Peripheral sodium channel 1 / PN1 / Sodium channel protein type IX subunit alpha / Voltage-gated sodium channel subunit alpha Nav1.7


分子量: 184481.906 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
詳細: Chimeric construct of human Nav1.7 VSD4 and the NavPaS channel from American cockroach Periplaneta americana
由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト), (組換発現) Periplaneta americana (ワモンゴキブリ)
遺伝子: SCN9A, NENA / 細胞株 (発現宿主): 293 suspension / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: D0E0C2, UniProt: Q15858

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糖 , 2種, 4分子

#2: 多糖 beta-D-mannopyranose-(1-3)-[beta-D-mannopyranose-(1-6)]beta-D-mannopyranose-(1-3)-2-acetamido-2- ...beta-D-mannopyranose-(1-3)-[beta-D-mannopyranose-(1-6)]beta-D-mannopyranose-(1-3)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-3)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharide / 分子量: 910.823 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
記述子タイププログラム
DManpb1-3[DManpb1-6]DManpb1-3DGlcpNAcb1-3DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/2,5,4/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5]/1-1-2-2-2/a3-b1_b3-c1_c3-d1_c6-e1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(3+1)][b-D-GlcpNAc]{[(3+1)][b-D-Manp]{[(3+1)][b-D-Manp]{}[(6+1)][b-D-Manp]{}}}}LINUCSPDB-CARE
#3: 糖 ChemComp-NAG / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-acetyl-beta-D-glucosamine / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-glucose / N-ACETYL-D-GLUCOSAMINE / N-アセチル-β-D-グルコサミン


タイプ: D-saccharide, beta linking / 分子量: 221.208 Da / 分子数: 3 / 由来タイプ: 合成 / 式: C8H15NO6
識別子タイププログラム
DGlcpNAcbCONDENSED IUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0
N-acetyl-b-D-glucopyranosamineCOMMON NAMEGMML 1.0
b-D-GlcpNAcIUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLPDB-CARE 1.0
GlcNAcSNFG CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0

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非ポリマー , 4種, 118分子

#4: 化合物
ChemComp-PEE / 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / DOPE


分子量: 744.034 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 合成 / 式: C41H78NO8P / コメント: DOPE, リン脂質*YM
#5: 化合物 ChemComp-Y01 / CHOLESTEROL HEMISUCCINATE / コレステリルヘミスクシナ-ト


分子量: 486.726 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C31H50O4
#6: 化合物 ChemComp-X7L / N-[6-(cyclopentylmethoxy)-1,3-benzothiazol-2-yl]-4-{[(1S,2S)-2-(dimethylamino)cyclohexyl]amino}-2-fluorobenzene-1-sulfonamide


分子量: 546.720 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C27H35FN4O3S2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#7: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 111 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O

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詳細

研究の焦点であるリガンドがあるかY

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実験情報

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実験

実験手法: 電子顕微鏡法
EM実験試料の集合状態: PARTICLE / ３次元再構成法: 単粒子再構成法

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試料調製

構成要素名称: VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the hybrid inhibitor GNE-1305
タイプ: COMPLEX
詳細: Chimeric construct of human Nav1.7 VSD4 and the NavPaS channel from American cockroach Periplaneta americana
Entity ID: #1 / 由来: MULTIPLE SOURCES
分子量実験値: NO
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
21Homo sapiens (ヒト)9606
31Periplaneta americana (ワモンゴキブリ)6978
由来(組換発現)生物種: Homo sapiens (ヒト) / 細胞: 293 suspension cells
緩衝液pH: 7.5
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
125 mMHEPESHEPES1
2200 mMsodium chlorideNaCl1
試料濃度: 2 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
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.
試料支持詳細: Grids incubated with a thiol reactive, self-assembling reaction mixture of 4mM monothiolalkane(C11)PEG6-OH (11-mercaptoundecyl) hexaethyleneglycol (SPT-0011P6, SensoPath Technologies, Inc., ...詳細: Grids 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.
グリッドの材料: GOLD / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: UltrAuFoil R0./1
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 277.15 K

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company
顕微鏡モデル: FEI TITAN KRIOS
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 300 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: BRIGHT FIELD / 最大 デフォーカス（公称値）: 1500 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 500 nm
撮影平均露光時間: 3 sec. / 電子線照射量: 60 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)

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解析

EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ
1Gautomatch粒子像選択
2SerialEM3.7.11画像取得
4CTFFIND4.1.13CTF補正
7Coot0.9.8.1モデルフィッティング
9PHENIX1.2モデル精密化
10cisTEM1.02初期オイラー角割当
11cisTEM1.02最終オイラー角割当
12RELION3.1分類
13PHENIX1.2３次元再構成
CTF補正詳細: microgaphs with CTFfit of 6.0 A or better were selected
タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 2741402
詳細: template-matching particle picking with a 30A low-pass filtered template
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 2.2 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 1201168
詳細: A score threshold was applied so that only the best scoring particles are included in the 3D reconstruction at each cycle.
対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: FLEXIBLE FIT / 空間: REAL

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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://pdbjlc1.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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