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万見
- EMDB-25404: Activated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact pri... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-25404
タイトルActivated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact primary site DNA
マップデータFull reconstruction of filamentous SgrAI bound to Ca2 and intact primary site DNA
試料
  • 複合体: Activated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact primary site DNA
    • タンパク質・ペプチド: SgraIR restriction enzyme
    • DNA: DNA (5'-D(P*GP*GP*TP*CP*TP*TP*CP*AP*CP*AP*CP*CP*GP*GP*TP*GP*TP*GP*AP*AP*GP*AP*CP*C)-3')
  • リガンド: CALCIUM ION
  • リガンド: water
キーワードrestriction endonuclease / DNAse / allostery / bacterial innate immunity / filament / hyper-activation / substrate specificity / HYDROLASE-DNA complex
機能・相同性Restriction endonuclease, type II, Cfr10I/Bse634I / Cfr10I/Bse634I restriction endonuclease / Restriction endonuclease type II-like / identical protein binding / metal ion binding / SgraIR restriction enzyme
機能・相同性情報
生物種Streptomyces griseus (ストレプトマイシン生産菌)
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: 2.7 Å
データ登録者Shan Z / Lyumkis D
資金援助 米国, 2件
OrganizationGrant number国
National Science Foundation (NSF, United States)MCB-1934291 米国
National Science Foundation (NSF, United States)MCB-1410355 米国
引用ジャーナル: J Biol Chem / 年: 2022
タイトル: Pretransition state and apo structures of the filament-forming enzyme SgrAI elucidate mechanisms of activation and substrate specificity.
著者: Zelin Shan / Niloofar Ghadirian / Dmitry Lyumkis / Nancy C Horton /
要旨: Enzyme filamentation is a widespread phenomenon that mediates enzyme regulation and function. For the filament-forming sequence-specific DNA endonuclease SgrAI, the process of filamentation both ...Enzyme filamentation is a widespread phenomenon that mediates enzyme regulation and function. For the filament-forming sequence-specific DNA endonuclease SgrAI, the process of filamentation both accelerates its DNA cleavage activity and expands its DNA sequence specificity, thus allowing for many additional DNA sequences to be rapidly cleaved. Both outcomes-the acceleration of DNA cleavage and the expansion of sequence specificity-are proposed to regulate critical processes in bacterial innate immunity. However, the mechanistic bases underlying these events remain unclear. Herein, we describe two new structures of the SgrAI enzyme that shed light on its catalytic function. First, we present the cryo-EM structure of filamentous SgrAI bound to intact primary site DNA and Ca resolved to ∼2.5 Å within the catalytic center, which represents the trapped enzyme-DNA complex prior to the DNA cleavage reaction. This structure reveals important conformational changes that contribute to the catalytic mechanism and the binding of a second divalent cation in the enzyme active site, which is expected to contribute to increased DNA cleavage activity of SgrAI in the filamentous state. Second, we present an X-ray crystal structure of DNA-free (apo) SgrAI resolved to 2.0 Å resolution, which reveals a disordered loop involved in DNA recognition. Collectively, these multiple new observations clarify the mechanism of expansion of DNA sequence specificity of SgrAI, including the indirect readout of sequence-dependent DNA structure, changes in protein-DNA interactions, and the disorder-to-order transition of a crucial DNA recognition element.
履歴
登録2021年11月9日-
ヘッダ(付随情報) 公開2021年12月1日-
マップ公開2021年12月1日-
更新2024年6月5日-
現状2024年6月5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: 0.002
  • 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: 0.002
  • 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-7ss5
  • 表面レベル: 0.003
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 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-7ss5
  • 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_25404.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_25404.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 125 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Full reconstruction of filamentous SgrAI bound to Ca2 and intact primary site DNA
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.)
0.83 Å/pix.
x 320 pix.
= 265.6 Å		0.83 Å/pix.
x 320 pix.
= 265.6 Å		0.83 Å/pix.
x 320 pix.
= 265.6 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: 0.83 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: 0.002 / ムービー #1: 0.002
最小 - 最大-0.009719854 - 0.02049586
平均 (標準偏差)0.0000057352086 (±0.0011086083)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ320320320
Spacing320320320
セルA=B=C: 265.6 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z0.830.830.83
M x/y/z320320320
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z265.600265.600265.600
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ-140-140-140
NX/NY/NZ280280280
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS320320320
D min/max/mean-0.0100.0200.000

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_25404_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)

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追加マップ: Reconstruction of filamentous SgrAI bound to Ca2 and...

ファイルemd_25404_additional_1.map
注釈Reconstruction of filamentous SgrAI bound to Ca2 and intact primary site DNA, density-modified, 2-fold symmetrized, and averaged along Z-axis
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 of filamentous SgrAI bound to...

ファイルemd_25404_half_map_1.map
注釈half map #1 of filamentous SgrAI bound to Ca2 and intact primary site DNA
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 of filamentous SgrAI bound to...

ファイルemd_25404_half_map_2.map
注釈half map #2 of filamentous SgrAI bound to Ca2 and intact primary site DNA
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 : Activated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact pri...

全体名称: Activated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact primary site DNA
要素
  • 複合体: Activated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact primary site DNA
    • タンパク質・ペプチド: SgraIR restriction enzyme
    • DNA: DNA (5'-D(P*GP*GP*TP*CP*TP*TP*CP*AP*CP*AP*CP*CP*GP*GP*TP*GP*TP*GP*AP*AP*GP*AP*CP*C)-3')
  • リガンド: CALCIUM ION
  • リガンド: water

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超分子 #1: Activated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact pri...

超分子名称: Activated filamentous SgrAI endonuclease with Ca2+ and intact primary site DNA
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#2
由来(天然)生物種: Streptomyces griseus (ストレプトマイシン生産菌)
分子量理論値: 74 kDa/nm

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分子 #1: SgraIR restriction enzyme

分子名称: SgraIR restriction enzyme / 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: Streptomyces griseus (ストレプトマイシン生産菌)
分子量理論値: 39.783895 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MPFTYSIEAT RNLATTERCI QDIRNAPVRN RSTQFQLAQQ NMLAYTFGEV IPGFASAGIN GMDYRDVIGR PVENAVTEGT HFFRDDFRV DSNAKAKVAG DIFEIVSSAV MWNCAARWNS LMVGEGWRSQ PRYSRPTLSP SPRRQVAVLN LPRSFDWVSL L VPESQEVI ...文字列:
MPFTYSIEAT RNLATTERCI QDIRNAPVRN RSTQFQLAQQ NMLAYTFGEV IPGFASAGIN GMDYRDVIGR PVENAVTEGT HFFRDDFRV DSNAKAKVAG DIFEIVSSAV MWNCAARWNS LMVGEGWRSQ PRYSRPTLSP SPRRQVAVLN LPRSFDWVSL L VPESQEVI EEFRAGLRKD GLGLPTSTPD LAVVVLPEEF QNDEMWREEI AGLTRPNQIL LSGAYQRLQG RVQPGEISLA VA FKRSLRS DRLYQPLYEA NVMQLLLEGK LGAPKVEFEV HTLAPEGTNA FVTYEAASLY GLAEGRSAVH RAIRELYVPP TAA DLARRF FAFLNERMEL VNGENLYFQS HHHHHH

UniProtKB: SgraIR restriction enzyme

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分子 #2: DNA (5'-D(P*GP*GP*TP*CP*TP*TP*CP*AP*CP*AP*CP*CP*GP*GP*TP*GP*TP*GP...

分子名称: DNA (5'-D(P*GP*GP*TP*CP*TP*TP*CP*AP*CP*AP*CP*CP*GP*GP*TP*GP*TP*GP*AP*AP*GP*AP*CP*C)-3')
タイプ: dna / ID: 2 / コピー数: 2 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Streptomyces griseus (ストレプトマイシン生産菌)
分子量理論値: 12.314889 KDa
配列文字列:
(DG)(DA)(DT)(DG)(DC)(DG)(DT)(DG)(DG)(DG) (DT)(DC)(DT)(DT)(DC)(DA)(DC)(DA)(DC)(DC) (DG)(DG)(DT)(DG)(DT)(DG)(DA)(DA)(DG) (DA)(DC)(DC)(DC)(DA)(DC)(DG)(DC)(DA)(DT) (DC)

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分子 #3: CALCIUM ION

分子名称: CALCIUM ION / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 6 / 式: CA
分子量理論値: 40.078 Da

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分子 #4: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 593 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER

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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: 8
構成要素:
濃度名称式
25.0 mMTris-HCl
150.0 mMsodium chlorideNaCl
1.0 mMTCEP
10.0 mMCalcium chlorideCaCl2
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / 支持フィルム - 材質: GOLD / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: PLASMA CLEANING / 前処理 - 時間: 7 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR
凍結凍結剤: ETHANE / 装置: HOMEMADE PLUNGER
詳細: Cryo-EM grids were prepared by freezing using a manual plunger in cold room at 4C.

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: GIF Bioquantum / エネルギーフィルター - スリット幅: 30 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: COUNTING / デジタル化 - サイズ - 横: 3838 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 3710 pixel / デジタル化 - 画像ごとのフレーム数: 1-60 / 実像数: 216 / 平均電子線量: 55.0 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 / 倍率（補正後）: 60240 / 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）: 2.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm / 倍率（公称値）: 165000
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

最終 再構成想定した対称性 - らせんパラメータ - Δz: 21.2 Å
想定した対称性 - らせんパラメータ - ΔΦ: -85.8 °
想定した対称性 - らせんパラメータ - 軸対称性: C1 (非対称)
アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.7 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1) / 使用した粒子像数: 220067
初期モデルモデルのタイプ: EMDB MAP
EMDB ID:

20015

最終 角度割当タイプ: PROJECTION MATCHING / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

6obj


Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 温度因子: 107.7 / 当てはまり具合の基準: Correlation coefficient
得られたモデル

PDB-7ss5:
Activated SgrAI endonuclease DNA-bound dimer with Ca2+ and intact primary site DNA

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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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