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- EMDB-21870: Molecular basis for the ATPase-powered substrate translocation by... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-21870
タイトルMolecular basis for the ATPase-powered substrate translocation by the Lon AAA+ protease
マップデータMeiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state
試料
  • 複合体: Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state
    • 複合体: Lon protease
      • タンパク質・ペプチド: Lon protease
    • 複合体: Ig2 substrate
      • タンパク質・ペプチド: Ig2 substrate
  • リガンド: PHOSPHOTHIOPHOSPHORIC ACID-ADENYLATE ESTER
  • リガンド: N-[(1R)-1-(dihydroxyboranyl)-2-phenylethyl]-Nalpha-(pyrazin-2-ylcarbonyl)-L-phenylalaninamide
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
機能・相同性
機能・相同性情報


endopeptidase La / ATP-dependent peptidase activity / protein quality control for misfolded or incompletely synthesized proteins / cellular response to heat / sequence-specific DNA binding / serine-type endopeptidase activity / ATP hydrolysis activity / ATP binding / identical protein binding / metal ion binding / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Lon protease, bacterial / Lon protease, bacterial/eukaryotic-type / Peptidase S16, active site / ATP-dependent serine proteases, lon family, serine active site. / Lon proteolytic domain profile. / Peptidase S16, Lon proteolytic domain / Lon protease / Lon protease (S16) C-terminal proteolytic domain / Lon protease, N-terminal domain superfamily / Lon N-terminal domain profile. ...Lon protease, bacterial / Lon protease, bacterial/eukaryotic-type / Peptidase S16, active site / ATP-dependent serine proteases, lon family, serine active site. / Lon proteolytic domain profile. / Peptidase S16, Lon proteolytic domain / Lon protease / Lon protease (S16) C-terminal proteolytic domain / Lon protease, N-terminal domain superfamily / Lon N-terminal domain profile. / Lon protease, N-terminal domain / ATP-dependent protease La (LON) substrate-binding domain / Found in ATP-dependent protease La (LON) / PUA-like superfamily / ATPase family associated with various cellular activities (AAA) / ATPase, AAA-type, core / Ribosomal protein S5 domain 2-type fold, subgroup / Ribosomal protein S5 domain 2-type fold / ATPases associated with a variety of cellular activities / AAA+ ATPase domain / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
生物種Meiothermus taiwanensis (バクテリア) / Dictyostelium discoideum (キイロタマホコリカビ)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.6 Å
データ登録者Zhang K / Li S / Hsiehb K / Sub S / Pintilie G / Chiu W / Chang C
資金援助 米国, 3件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)P41GM103832 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01GM079429 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)S10OD021600 米国
引用ジャーナル: J Biol Chem / 年: 2021
タイトル: Molecular basis for ATPase-powered substrate translocation by the Lon AAA+ protease.
著者: Shanshan Li / Kan-Yen Hsieh / Shih-Chieh Su / Grigore D Pintilie / Kaiming Zhang / Chung-I Chang /
要旨: The Lon AAA+ (adenosine triphosphatases associated with diverse cellular activities) protease (LonA) converts ATP-fuelled conformational changes into sufficient mechanical force to drive ...The Lon AAA+ (adenosine triphosphatases associated with diverse cellular activities) protease (LonA) converts ATP-fuelled conformational changes into sufficient mechanical force to drive translocation of a substrate into a hexameric proteolytic chamber. To understand the structural basis for the substrate translocation process, we determined the cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure of Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state at 3.6 Å resolution. Our data indicate that substrate interactions are mediated by the dual pore loops of the ATPase domains, organized in spiral staircase arrangement from four consecutive protomers in different ATP-binding and hydrolysis states. However, a closed AAA+ ring is maintained by two disengaged ADP-bound protomers transiting between the lowest and highest position. This structure reveals a processive rotary translocation mechanism mediated by LonA-specific nucleotide-dependent allosteric coordination among the ATPase domains, which is induced by substrate binding.
履歴
登録2020年4月28日-
ヘッダ(付随情報) 公開2021年6月9日-
マップ公開2021年6月9日-
更新2021年11月17日-
現状2021年11月17日処理サイト: RCSB / 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: 0.32
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  • 表面レベル: 0.32
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  • 原子モデル: PDB-6wqh
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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_21870.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_21870.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 144.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.65 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.32 / ムービー #1: 0.32
最小 - 最大-0.6366026 - 1.2187893
平均 (標準偏差)0.009393275 (±0.0757663)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ336336336
Spacing336336336
セルA=B=C: 218.4 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z0.650.650.65
M x/y/z336336336
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z218.400218.400218.400
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ727265
NX/NY/NZ157157169
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS336336336
D min/max/mean-0.6371.2190.009

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添付データ

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試料の構成要素

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全体 : Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state

全体名称: Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state
要素
  • 複合体: Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state
    • 複合体: Lon protease
      • タンパク質・ペプチド: Lon protease
    • 複合体: Ig2 substrate
      • タンパク質・ペプチド: Ig2 substrate
  • リガンド: PHOSPHOTHIOPHOSPHORIC ACID-ADENYLATE ESTER
  • リガンド: N-[(1R)-1-(dihydroxyboranyl)-2-phenylethyl]-Nalpha-(pyrazin-2-ylcarbonyl)-L-phenylalaninamide
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE

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超分子 #1: Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state

超分子名称: Meiothermus taiwanensis LonA (MtaLonA) in a substrate-engaged state
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#2
分子量理論値: 360 KDa

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超分子 #2: Lon protease

超分子名称: Lon protease / タイプ: complex / ID: 2 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Meiothermus taiwanensis (バクテリア)
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)

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超分子 #3: Ig2 substrate

超分子名称: Ig2 substrate / タイプ: complex / ID: 3 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #2
由来(天然)生物種: Dictyostelium discoideum (キイロタマホコリカビ)
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)

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分子 #1: Lon protease

分子名称: Lon protease / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO / EC番号: endopeptidase La
由来(天然)生物種: Meiothermus taiwanensis (バクテリア)
分子量理論値: 88.701766 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)
配列文字列: MRLELPVIPL RNTVILPHTT TPVDVGRAKS KRAVEEAMGA DRLIFLVAQR DPEVDDPAPD DLYTWGVQAV VKQAMRLPDG TLQVMVEAR ARAFQVTDYI PGPYLRARGE VFSEIFPIDE AVVRVLVEEL KEAFEKYVAN HKSLRLDRYQ LEAVKGTSDP A MLADTIAY ...文字列:
MRLELPVIPL RNTVILPHTT TPVDVGRAKS KRAVEEAMGA DRLIFLVAQR DPEVDDPAPD DLYTWGVQAV VKQAMRLPDG TLQVMVEAR ARAFQVTDYI PGPYLRARGE VFSEIFPIDE AVVRVLVEEL KEAFEKYVAN HKSLRLDRYQ LEAVKGTSDP A MLADTIAY HATWTVAEKQ EILELTDLEA RLKKVLGLLS RDLERFELDK RVAQRVKEQM DTNQREYYLR EQMKAIQKEL GG EDGLSDL EALRKKIEEV GMPEAVKTKA LKELDRLERM QQGSPEATVA RTYLDWLTEV PWSKADPEVL DINHTRQVLD EDH YGLKDV KERILEYLAV RQLTQGLDVR NKAPILVLVG PPGVGKTSLG RSIARSMNRK FHRISLGGVR DEAEIRGHRR TYIG AMPGK LIHAMKQVGV INPVILLDEI DKMSSDWRGD PASAMLEVLD PEQNNTFTDH YLDVPYDLSK VFFITTANTL QTIPR PLLD RMEVIEIPGY TNMEKQAIAR QYLWPKQVRE SGMEGRIEVT DAAILRVISE YTREAGVRGL ERELGKIARK GAKFWL EGA WEGLRTIDAS DIPTYLGIPR YRPDKAETEP QVGTAQGLAW TPVGGTLLTI EVAAVPGSGK LSLTGQLGEV MKESAQA AL TYLRAHTQDY GLPEDFYNKV DLHVHVPDGA TPKDGPSAGI TMATAIASAL SRRPARMDIA MTGEVSLRGK VMPIGGVK E KLLAAHQAGI HKIVLPKDNE AQLEELPKEV LEGLEIKLVE DVGEVLEYLL LPEPTMPPVV QPSDNRQQPG AGA

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分子 #2: Ig2 substrate

分子名称: Ig2 substrate / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / 詳細: Unfolded substate / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Dictyostelium discoideum (キイロタマホコリカビ)
分子量理論値: 954.168 Da
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)
配列文字列:
(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK)(UNK) (UNK)

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分子 #3: PHOSPHOTHIOPHOSPHORIC ACID-ADENYLATE ESTER

分子名称: PHOSPHOTHIOPHOSPHORIC ACID-ADENYLATE ESTER / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 3 / 式: AGS
分子量理論値: 523.247 Da
Chemical component information

ChemComp-AGS:
PHOSPHOTHIOPHOSPHORIC ACID-ADENYLATE ESTER / ATP-γ-S / ATP-gamma-S, エネルギー貯蔵分子類似体*YM

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分子 #4: N-[(1R)-1-(dihydroxyboranyl)-2-phenylethyl]-Nalpha-(pyrazin-2-ylc...

分子名称: N-[(1R)-1-(dihydroxyboranyl)-2-phenylethyl]-Nalpha-(pyrazin-2-ylcarbonyl)-L-phenylalaninamide
タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 6 / 式: 4KZ
分子量理論値: 418.253 Da
Chemical component information

ChemComp-4KZ:
N-[(1R)-1-(dihydroxyboranyl)-2-phenylethyl]-Nalpha-(pyrazin-2-ylcarbonyl)-L-phenylalaninamide

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分子 #5: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE

分子名称: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 2 / 式: ADP
分子量理論値: 427.201 Da
Chemical component information

ChemComp-ADP:
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / ADP, エネルギー貯蔵分子*YM

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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0.15 mg/mL
緩衝液pH: 8
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 200 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / 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 K2 SUMMIT (4k x 4k)
検出モード: COUNTING / 実像数: 1800 / 平均露光時間: 6.0 sec. / 平均電子線量: 8.5 e/Å2
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: 70.0 µm / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.7 mm
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

CTF補正ソフトウェア - 名称: CTFFIND (ver. 4.13)
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.6 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.0.2) / 使用した粒子像数: 23487
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

4ypl

得られたモデル

PDB-6wqh:
Molecular basis for the ATPase-powered substrate translocation by the Lon AAA+ protease

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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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