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- EMDB-27966: CryoEM structure of miniGq-coupled hM3Dq in complex with DCZ -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-27966
タイトルCryoEM structure of miniGq-coupled hM3Dq in complex with DCZ
マップデータCryoEM structure of Gq-coupled hM3Dq in complex with DCZ
試料
  • 複合体: Gq-coupled hM3R complex
    • 複合体: muscarinic acetylcholine receptor 3, miniGq protein, Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1, Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
      • タンパク質・ペプチド: Muscarinic acetylcholine receptor M3
      • タンパク質・ペプチド: miniGq
      • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
      • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
    • 複合体: Single-chain variable fragment scFv16
      • タンパク質・ペプチド: scFv16
  • リガンド: 11-(4-methylpiperazin-1-yl)-5H-dibenzo[b,e][1,4]diazepine
機能・相同性
機能・相同性情報


regulation of monoatomic ion transmembrane transporter activity / regulation of vascular associated smooth muscle contraction / saliva secretion / ion channel modulating, G protein-coupled receptor signaling pathway / Acetylcholine regulates insulin secretion / Muscarinic acetylcholine receptors / phospholipase C-activating G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G protein-coupled acetylcholine receptor activity / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / positive regulation of smooth muscle contraction ...regulation of monoatomic ion transmembrane transporter activity / regulation of vascular associated smooth muscle contraction / saliva secretion / ion channel modulating, G protein-coupled receptor signaling pathway / Acetylcholine regulates insulin secretion / Muscarinic acetylcholine receptors / phospholipase C-activating G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G protein-coupled acetylcholine receptor activity / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / positive regulation of smooth muscle contraction / phosphatidylinositol phospholipase C activity / G protein-coupled serotonin receptor activity / acetylcholine binding / acetylcholine receptor signaling pathway / ligand-gated ion channel signaling pathway / G protein-coupled receptor signaling pathway, coupled to cyclic nucleotide second messenger / smooth muscle contraction / basal plasma membrane / calcium-mediated signaling / Olfactory Signaling Pathway / Activation of the phototransduction cascade / protein modification process / G beta:gamma signalling through PLC beta / Presynaptic function of Kainate receptors / Thromboxane signalling through TP receptor / G-protein activation / G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / Activation of G protein gated Potassium channels / Inhibition of voltage gated Ca2+ channels via Gbeta/gamma subunits / positive regulation of insulin secretion / Prostacyclin signalling through prostacyclin receptor / Glucagon signaling in metabolic regulation / G beta:gamma signalling through CDC42 / ADP signalling through P2Y purinoceptor 12 / G beta:gamma signalling through BTK / Synthesis, secretion, and inactivation of Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1) / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / photoreceptor disc membrane / Adrenaline,noradrenaline inhibits insulin secretion / Glucagon-type ligand receptors / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / G alpha (z) signalling events / cellular response to catecholamine stimulus / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / ADORA2B mediated anti-inflammatory cytokines production / sensory perception of taste / ADP signalling through P2Y purinoceptor 1 / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / G beta:gamma signalling through PI3Kgamma / cellular response to prostaglandin E stimulus / Cooperation of PDCL (PhLP1) and TRiC/CCT in G-protein beta folding / GPER1 signaling / G-protein beta-subunit binding / Inactivation, recovery and regulation of the phototransduction cascade / heterotrimeric G-protein complex / G alpha (12/13) signalling events / extracellular vesicle / signaling receptor complex adaptor activity / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / retina development in camera-type eye / GTPase binding / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / Ca2+ pathway / signaling receptor activity / nervous system development / G alpha (i) signalling events / fibroblast proliferation / G alpha (s) signalling events / G alpha (q) signalling events / chemical synaptic transmission / basolateral plasma membrane / postsynaptic membrane / cell population proliferation / Ras protein signal transduction / Extra-nuclear estrogen signaling / G protein-coupled receptor signaling pathway / lysosomal membrane / GTPase activity / シナプス / 樹状突起 / protein-containing complex binding / endoplasmic reticulum membrane / シグナル伝達 / extracellular exosome / 生体膜 / 細胞膜 / 細胞質基質 / 細胞質
類似検索 - 分子機能
Muscarinic acetylcholine receptor M3 / Muscarinic acetylcholine receptor family / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / GGL domain / G-protein gamma-like domain superfamily / G-protein gamma-like domain / GGL domain / G protein gamma subunit-like motifs ...Muscarinic acetylcholine receptor M3 / Muscarinic acetylcholine receptor family / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / GGL domain / G-protein gamma-like domain superfamily / G-protein gamma-like domain / GGL domain / G protein gamma subunit-like motifs / Guanine nucleotide-binding protein, beta subunit / G-protein, beta subunit / G-protein coupled receptors family 1 signature. / G protein-coupled receptor, rhodopsin-like / GPCR, rhodopsin-like, 7TM / G-protein coupled receptors family 1 profile. / 7 transmembrane receptor (rhodopsin family) / G-protein beta WD-40 repeat / WD40 repeat, conserved site / Trp-Asp (WD) repeats signature. / Trp-Asp (WD) repeats profile. / Trp-Asp (WD) repeats circular profile. / WD domain, G-beta repeat / WD40リピート / WD40リピート / WD40-repeat-containing domain superfamily / WD40/YVTN repeat-like-containing domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
Muscarinic acetylcholine receptor M3 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト) / 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: 2.69 Å
データ登録者Zhang S / Fay JF / Roth BL
資金援助 米国, 2件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease (NIH/NIDDK)U24DK1169195 米国
National Institutes of Health/National Institute of Mental Health (NIH/NIMH)Psychoactive Drug Screening (PDSP) 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2022
タイトル: Molecular basis for selective activation of DREADD-based chemogenetics.
著者: Shicheng Zhang / Ryan H Gumpper / Xi-Ping Huang / Yongfeng Liu / Brian E Krumm / Can Cao / Jonathan F Fay / Bryan L Roth /
要旨: Designer receptors exclusively activated by designer drugs (DREADDs) represent a powerful chemogenetic technology for the remote control of neuronal activity and cellular signalling. The muscarinic ...Designer receptors exclusively activated by designer drugs (DREADDs) represent a powerful chemogenetic technology for the remote control of neuronal activity and cellular signalling. The muscarinic receptor-based DREADDs are the most widely used chemogenetic tools in neuroscience research. The G-coupled DREADD (hM3Dq) is used to enhance neuronal activity, whereas the G-coupled DREADD (hM4Di) is utilized to inhibit neuronal activity. Here we report four DREADD-related cryogenic electron microscopy high-resolution structures: a hM3Dq-miniG complex and a hM4Di-miniG complex bound to deschloroclozapine; a hM3Dq-miniG complex bound to clozapine-N-oxide; and a hM3R-miniG complex bound to iperoxo. Complemented with mutagenesis, functional and computational simulation data, our structures reveal key details of the recognition of DREADD chemogenetic actuators and the molecular basis for activation. These findings should accelerate the structure-guided discovery of next-generation chemogenetic tools.
履歴
登録2022年8月27日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年11月30日-
マップ公開2022年11月30日-
更新2022年12月21日-
現状2022年12月21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_27966.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_27966.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 91.1 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈CryoEM structure of Gq-coupled hM3Dq in complex with DCZ
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.88 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.055
最小 - 最大-0.026662478 - 1.6511953
平均 (標準偏差)0.0010953194 (±0.021363612)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ288288288
Spacing288288288
セルA=B=C: 253.44 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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追加マップ: Additional Map

ファイルemd_27966_additional_1.map
注釈Additional 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 Map 1

ファイルemd_27966_half_map_1.map
注釈Half Map 1
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 Map 2

ファイルemd_27966_half_map_2.map
注釈Half Map 2
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 : Gq-coupled hM3R complex

全体名称: Gq-coupled hM3R complex
要素
  • 複合体: Gq-coupled hM3R complex
    • 複合体: muscarinic acetylcholine receptor 3, miniGq protein, Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1, Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
      • タンパク質・ペプチド: Muscarinic acetylcholine receptor M3
      • タンパク質・ペプチド: miniGq
      • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
      • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
    • 複合体: Single-chain variable fragment scFv16
      • タンパク質・ペプチド: scFv16
  • リガンド: 11-(4-methylpiperazin-1-yl)-5H-dibenzo[b,e][1,4]diazepine

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超分子 #1: Gq-coupled hM3R complex

超分子名称: Gq-coupled hM3R complex / タイプ: complex / ID: 1 / キメラ: Yes / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#5

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超分子 #2: muscarinic acetylcholine receptor 3, miniGq protein, Guanine nucl...

超分子名称: muscarinic acetylcholine receptor 3, miniGq protein, Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1, Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
タイプ: complex / ID: 2 / キメラ: Yes / 親要素: 1 / 含まれる分子: #1-#4
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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超分子 #3: Single-chain variable fragment scFv16

超分子名称: Single-chain variable fragment scFv16 / タイプ: complex / ID: 3 / キメラ: Yes / 親要素: 1 / 含まれる分子: #5
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)

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分子 #1: Muscarinic acetylcholine receptor M3

分子名称: Muscarinic acetylcholine receptor M3 / 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: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 41.590023 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: AGNFSSPDGT TDDPLGGHTV WQVVFIAFLT GILALVTIIG NILVIVSFKV NKQLKTVNNY FLLSLACADL IIGVISMNLF TTYIIMNRW ALGNLACDLW LAIDCVASNA SVMNLLVISF DRYFSITRPL TYRAKRTTKR AGVMIGLAWV ISFVLWAPAI L FWQYFVGK ...文字列:
AGNFSSPDGT TDDPLGGHTV WQVVFIAFLT GILALVTIIG NILVIVSFKV NKQLKTVNNY FLLSLACADL IIGVISMNLF TTYIIMNRW ALGNLACDLW LAIDCVASNA SVMNLLVISF DRYFSITRPL TYRAKRTTKR AGVMIGLAWV ISFVLWAPAI L FWQYFVGK RTVPPGECFI QFLSEPTITF GTAIAGFYMP VTIMTILYWR IYKETEKRTK ELAGLQASGT EAETENFVHP AK RFALKTR SQITKRKRMS LVKEKKAAQT LSAILLAFII TWTPYNIMVL VNTFCDSCIP KTFWNLGYWL CYINSTVNPV CYA LCNKTF RTTFKMLLLC QCDKKKRRKQ QYQQRQSVIF HKRAPEQAL

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分子 #2: miniGq

分子名称: miniGq / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / 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: 28.084832 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: MGSTVSAEDK AAAERSKMID KNLREDGEKA RRTLRLLLLG ADNSGKSTIV KQMRILHGGS GGSGGTSGIF ETKFQVDKVN FHMFDVGGQ RDERRKWIQC FNDVTAIIFV VDSSDYNRLQ EALNDFKSIW NNRWLRTISV ILFLNKQDLL AEKVLAGKSK I EDYFPEFA ...文字列:
MGSTVSAEDK AAAERSKMID KNLREDGEKA RRTLRLLLLG ADNSGKSTIV KQMRILHGGS GGSGGTSGIF ETKFQVDKVN FHMFDVGGQ RDERRKWIQC FNDVTAIIFV VDSSDYNRLQ EALNDFKSIW NNRWLRTISV ILFLNKQDLL AEKVLAGKSK I EDYFPEFA RYTTPEDATP EPGEDPRVTR AKYFIRKEFV DISTASGDGR HICYPHFTCA VDTENARRIF NDCKDIILQM NL REYNLV

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分子 #3: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1

分子名称: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / 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: 37.285734 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: SELDQLRQEA EQLKNQIRDA RKACADATLS QITNNIDPVG RIQMRTRRTL RGHLAKIYAM HWGTDSRLLV SASQDGKLII WDSYTTNKV HAIPLRSSWV MTCAYAPSGN YVACGGLDNI CSIYNLKTRE GNVRVSRELA GHTGYLSCCR FLDDNQIVTS S GDTTCALW ...文字列:
SELDQLRQEA EQLKNQIRDA RKACADATLS QITNNIDPVG RIQMRTRRTL RGHLAKIYAM HWGTDSRLLV SASQDGKLII WDSYTTNKV HAIPLRSSWV MTCAYAPSGN YVACGGLDNI CSIYNLKTRE GNVRVSRELA GHTGYLSCCR FLDDNQIVTS S GDTTCALW DIETGQQTTT FTGHTGDVMS LSLAPDTRLF VSGACDASAK LWDVREGMCR QTFTGHESDI NAICFFPNGN AF ATGSDDA TCRLFDLRAD QELMTYSHDN IICGITSVSF SKSGRLLLAG YDDFNCNVWD ALKADRAGVL AGHDNRVSCL GVT DDGMAV ATGSWDSFLK IWN

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分子 #4: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2

分子名称: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
タイプ: protein_or_peptide / ID: 4 / 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: 7.861143 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列:
MASNNTASIA QARKLVEQLK MEANIDRIKV SKAAADLMAY CEAHAKEDPL LTPVPASENP FREKKFFCAI L

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分子 #5: scFv16

分子名称: scFv16 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 5 / コピー数: 1 / 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: 26.679721 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: DVQLVESGGG LVQPGGSRKL SCSASGFAFS SFGMHWVRQA PEKGLEWVAY ISSGSGTIYY ADTVKGRFTI SRDDPKNTLF LQMTSLRSE DTAMYYCVRS IYYYGSSPFD FWGQGTTLTV SSGGGGSGGG GSGGGGSDIV MTQATSSVPV TPGESVSISC R SSKSLLHS ...文字列:
DVQLVESGGG LVQPGGSRKL SCSASGFAFS SFGMHWVRQA PEKGLEWVAY ISSGSGTIYY ADTVKGRFTI SRDDPKNTLF LQMTSLRSE DTAMYYCVRS IYYYGSSPFD FWGQGTTLTV SSGGGGSGGG GSGGGGSDIV MTQATSSVPV TPGESVSISC R SSKSLLHS NGNTYLYWFL QRPGQSPQLL IYRMSNLASG VPDRFSGSGS GTAFTLTISR LEAEDVGVYY CMQHLEYPLT FG AGTKLEL KAAA

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分子 #6: 11-(4-methylpiperazin-1-yl)-5H-dibenzo[b,e][1,4]diazepine

分子名称: 11-(4-methylpiperazin-1-yl)-5H-dibenzo[b,e][1,4]diazepine
タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 1 / 式: WEC
分子量理論値: 292.378 Da
Chemical component information

ChemComp-WEC:
11-(4-methylpiperazin-1-yl)-5H-dibenzo[b,e][1,4]diazepine / 11-(4-メチルピペラジノ)-5H-ジベンゾ[b,e][1,4]ジアゼピン

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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: 7.4
凍結凍結剤: ETHANE-PROPANE

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TALOS ARCTICA
電子線加速電圧: 200 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 FIELDBright-field microscopy / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.4 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.3 µm
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 実像数: 3234 / 平均電子線量: 46.1 e/Å2
実験機器
モデル: Talos Arctica / 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: PDB ENTRY
PDBモデル - PDB ID:

6oij

初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.69 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 462349
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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