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- EMDB-22364: Helical filaments of plant light-dependent protochlorophyllide ox... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-22364
タイトルHelical filaments of plant light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase (LPOR) bound to NADPH, Pchlide, and membrane
マップデータRELION sharpened map (B factor -97) with local symmetry and then helical symmetry applied to the entire map
試料
  • 複合体: light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase bound to NADPH, Pchlide, and lipid membrane
    • タンパク質・ペプチド: Protochlorophyllide reductase B, chloroplastic
  • リガンド: NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE
  • リガンド: Protochlorophyllide
  • リガンド: 1,2-DISTEAROYL-MONOGALACTOSYL-DIGLYCERIDE
キーワードreductase (還元酵素) / light-activated / ligand-protein complex / PHOTOSYNTHESIS (光合成)
機能・相同性
機能・相同性情報


プロトクロロフィリドレダクターゼ / protochlorophyllide reductase activity / chloroplast outer membrane / response to ethylene / chlorophyll biosynthetic process / chloroplast thylakoid / chloroplast envelope / chloroplast thylakoid membrane / 光合成 / 葉緑体 ...プロトクロロフィリドレダクターゼ / protochlorophyllide reductase activity / chloroplast outer membrane / response to ethylene / chlorophyll biosynthetic process / chloroplast thylakoid / chloroplast envelope / chloroplast thylakoid membrane / 光合成 / 葉緑体 / protein domain specific binding / mRNA binding / 細胞質基質
類似検索 - 分子機能
Light-dependent protochlorophyllide reductase / short chain dehydrogenase / Short-chain dehydrogenase/reductase SDR / NAD(P)-binding domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
Protochlorophyllide reductase B, chloroplastic
類似検索 - 構成要素
生物種Arabidopsis thaliana (シロイヌナズナ)
手法らせん対称体再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.1 Å
データ登録者Nguyen HC / Gabruk M
資金援助 ポーランド, 米国, 3件
OrganizationGrant number国
Foundation for Polish Science024.2018 ポーランド
Ministry of Science and Higher Education (Poland)PPN/BEK/2018/1/00105 ポーランド
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)1DP2GM110772-01 米国
引用ジャーナル: Nat Plants / 年: 2021
タイトル: Photocatalytic LPOR forms helical lattices that shape membranes for chlorophyll synthesis.
著者: Henry C Nguyen / Arthur A Melo / Jerzy Kruk / Adam Frost / Michal Gabruk /
要旨: Chlorophyll biosynthesis, crucial to life on Earth, is tightly regulated because its precursors are phototoxic. In flowering plants, the enzyme light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase ...Chlorophyll biosynthesis, crucial to life on Earth, is tightly regulated because its precursors are phototoxic. In flowering plants, the enzyme light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase (LPOR) captures photons to catalyse the penultimate reaction: the reduction of a double bond within protochlorophyllide (Pchlide) to generate chlorophyllide (Chlide). In darkness, LPOR oligomerizes to facilitate photon energy transfer and catalysis. However, the complete three-dimensional structure of LPOR, the higher-order architecture of LPOR oligomers and the implications of these self-assembled states for catalysis, including how LPOR positions Pchlide and the co-factor NADPH, remain unknown. Here, we report the atomic structure of LPOR assemblies by electron cryo-microscopy. LPOR polymerizes with its substrates into helical filaments around constricted lipid bilayer tubes. Portions of LPOR and Pchlide insert into the outer membrane leaflet, targeting the product, Chlide, to the membrane for the final reaction site of chlorophyll biosynthesis. In addition to its crucial photocatalytic role, we show that in darkness LPOR filaments directly shape membranes into high-curvature tubules with the spectral properties of the prolamellar body, whose light-triggered disassembly provides lipids for thylakoid assembly. Moreover, our structure of the catalytic site challenges previously proposed reaction mechanisms. Together, our results reveal a new and unexpected synergy between photosynthetic membrane biogenesis and chlorophyll synthesis in plants, orchestrated by LPOR.
履歴
登録2020年7月28日-
ヘッダ(付随情報) 公開2021年3月17日-
マップ公開2021年3月17日-
更新2024年5月15日-
現状2024年5月15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: 0.005
  • 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: 0.005
  • 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-7jk9
  • 表面レベル: 0.005
  • UCSF Chimeraによる作画
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  • 単純化した表面モデル + あてはめた原子モデル
  • 原子モデルPDB-7jk9
  • Jmol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_22364.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_22364.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 216 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈RELION sharpened map (B factor -97) with local symmetry and then helical symmetry applied to the entire map
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.11333 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.005 / ムービー #1: 0.005
最小 - 最大-0.012325817 - 0.021030618
平均 (標準偏差)0.000017081938 (±0.0013632152)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ384384384
Spacing384384384
セルA=B=C: 427.51987 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z1.11333333333331.11333333333331.1133333333333
M x/y/z384384384
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z427.520427.520427.520
α/β/γ90.00090.00090.000
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS384384384
D min/max/mean-0.0120.0210.000

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_22364_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: RELION sharpened map (B factor -97) with central Z of 40%

ファイルemd_22364_additional_1.map
注釈RELION sharpened map (B factor -97) with central Z of 40%
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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追加マップ: RELION Refine3D summed and filtered map with central Z of 40%

ファイルemd_22364_additional_2.map
注釈RELION Refine3D summed and filtered map with central Z of 40%
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: RELION Refine3D unfiltered half map with central Z of 40%

ファイルemd_22364_half_map_1.map
注釈RELION Refine3D unfiltered half map with central Z of 40%
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: RELION Refine3D unfiltered half map with central Z of 40%

ファイルemd_22364_half_map_2.map
注釈RELION Refine3D unfiltered half map with central Z of 40%
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 : light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase bound to NADPH...

全体名称: light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase bound to NADPH, Pchlide, and lipid membrane
要素
  • 複合体: light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase bound to NADPH, Pchlide, and lipid membrane
    • タンパク質・ペプチド: Protochlorophyllide reductase B, chloroplastic
  • リガンド: NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE
  • リガンド: Protochlorophyllide
  • リガンド: 1,2-DISTEAROYL-MONOGALACTOSYL-DIGLYCERIDE

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超分子 #1: light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase bound to NADPH...

超分子名称: light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase bound to NADPH, Pchlide, and lipid membrane
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Arabidopsis thaliana (シロイヌナズナ)

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分子 #1: Protochlorophyllide reductase B, chloroplastic

分子名称: Protochlorophyllide reductase B, chloroplastic / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 40 / 光学異性体: LEVO / EC番号: プロトクロロフィリドレダクターゼ
由来(天然)生物種: Arabidopsis thaliana (シロイヌナズナ)
分子量理論値: 43.415199 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MALQAASLVS SAFSVRKDAK LNASSSSFKD SSLFGASITD QIKSEHGSSS LRFKREQSLR NLAIRAQTAA TSSPTVTKSV DGKKTLRKG NVVVTGASSG LGLATAKALA ETGKWNVIMA CRDFLKAERA AKSVGMPKDS YTVMHLDLAS LDSVRQFVDN F RRTETPLD ...文字列:
MALQAASLVS SAFSVRKDAK LNASSSSFKD SSLFGASITD QIKSEHGSSS LRFKREQSLR NLAIRAQTAA TSSPTVTKSV DGKKTLRKG NVVVTGASSG LGLATAKALA ETGKWNVIMA CRDFLKAERA AKSVGMPKDS YTVMHLDLAS LDSVRQFVDN F RRTETPLD VLVCNAAVYF PTAKEPTYSA EGFELSVATN HLGHFLLARL LLDDLKKSDY PSKRLIIVGS ITGNTNTLAG NV PPKANLG DLRGLAGGLN GLNSSAMIDG GDFDGAKAYK DSKVCNMLTM QEFHRRFHEE TGVTFASLYP GCIASTGLFR EHI PLFRAL FPPFQKYITK GYVSETESGK RLAQVVSDPS LTKSGVYWSW NNASASFENQ LSEEASDVEK ARKVWEISEK LVGL A

UniProtKB: Protochlorophyllide reductase B, chloroplastic

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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: 40 / 式: NDP
分子量理論値: 745.421 Da
Chemical component information

ChemComp-NDP:
NADPH DIHYDRO-NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE / NADPH / ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸

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分子 #3: Protochlorophyllide

分子名称: Protochlorophyllide / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 40 / 式: PMR
分子量理論値: 612.957 Da
Chemical component information

ChemComp-PMR:
Protochlorophyllide / Protochlorophyllide

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分子 #4: 1,2-DISTEAROYL-MONOGALACTOSYL-DIGLYCERIDE

分子名称: 1,2-DISTEAROYL-MONOGALACTOSYL-DIGLYCERIDE / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 40 / 式: LMG
分子量理論値: 787.158 Da
Chemical component information

ChemComp-LMG:
1,2-DISTEAROYL-MONOGALACTOSYL-DIGLYCERIDE

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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
解析らせん対称体再構成法
試料の集合状態filament

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試料調製

緩衝液pH: 7.1
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 200 / 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: 298 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
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 FIELDBright-field microscopy
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
平均電子線量: 73.5 e/Å2
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

Segment selection選択した数: 294156 / ソフトウェア - 名称: crYOLO
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
最終 角度割当タイプ: NOT APPLICABLE
最終 再構成想定した対称性 - らせんパラメータ - Δz: 43.1 Å
想定した対称性 - らせんパラメータ - ΔΦ: 50.34 °
想定した対称性 - らせんパラメータ - 軸対称性: C2 (2回回転対称)
解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.1 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION / 使用した粒子像数: 17898
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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