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- EMDB-25748: Cryo-EM structure of ACh-bound M2R-Go signaling complex in S1 state -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-25748
タイトルCryo-EM structure of ACh-bound M2R-Go signaling complex in S1 state
マップデータCryo-EM structure of acetylcholine-bound M2R-Go signaling complex in S1 state
試料
  • 複合体: ACh-bound M2R-GoA-scFv16 complex
    • タンパク質・ペプチド: Muscarinic acetylcholine receptor M2,muscarinic acetylcholine receptor M2 chimera
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(o) subunit alpha
    • 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
    • タンパク質・ペプチド: Antibody fragment
  • リガンド: ACETYLCHOLINE
キーワードGPCR / signaling complex / muscarinic receptor / acetylcholine / MEMBRANE PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


Muscarinic acetylcholine receptors / symmetric synapse / phospholipase C-activating G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G protein-coupled acetylcholine receptor activity / regulation of smooth muscle contraction / cholinergic synapse / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G protein-coupled serotonin receptor activity / arrestin family protein binding / vesicle docking involved in exocytosis ...Muscarinic acetylcholine receptors / symmetric synapse / phospholipase C-activating G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G protein-coupled acetylcholine receptor activity / regulation of smooth muscle contraction / cholinergic synapse / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G protein-coupled serotonin receptor activity / arrestin family protein binding / vesicle docking involved in exocytosis / G protein-coupled dopamine receptor signaling pathway / regulation of heart contraction / G protein-coupled receptor signaling pathway, coupled to cyclic nucleotide second messenger / asymmetric synapse / mu-type opioid receptor binding / corticotropin-releasing hormone receptor 1 binding / negative regulation of insulin secretion / G protein-coupled serotonin receptor binding / axon terminus / presynaptic modulation of chemical synaptic transmission / locomotory behavior / muscle contraction / clathrin-coated endocytic vesicle membrane / G-protein beta/gamma-subunit complex binding / response to virus / Olfactory Signaling Pathway / Activation of the phototransduction cascade / adenylate cyclase-modulating G protein-coupled receptor signaling pathway / 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 / 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 / Cargo recognition for clathrin-mediated endocytosis / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / GTPase binding / Clathrin-mediated endocytosis / retina development in camera-type eye / presynaptic membrane / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / Ca2+ pathway / nervous system development / cell body / G alpha (i) signalling events / fibroblast proliferation / G alpha (s) signalling events / G alpha (q) signalling events / chemical synaptic transmission / postsynaptic membrane / cell population proliferation / Ras protein signal transduction / Extra-nuclear estrogen signaling / G protein-coupled receptor signaling pathway / lysosomal membrane / GTPase activity / neuronal cell body / glutamatergic synapse / synapse / dendrite / protein-containing complex binding / GTP binding / signal transduction / extracellular exosome / membrane / metal ion binding / plasma membrane / cytoplasm / cytosol
類似検索 - 分子機能
Muscarinic acetylcholine receptor M2 / Muscarinic acetylcholine receptor family / G-protein alpha subunit, group I / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / G-alpha domain profile. / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit ...Muscarinic acetylcholine receptor M2 / Muscarinic acetylcholine receptor family / G-protein alpha subunit, group I / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / G-alpha domain profile. / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G protein alpha subunit / 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 repeats / WD40 repeat / WD40-repeat-containing domain superfamily / WD40/YVTN repeat-like-containing domain superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
Muscarinic acetylcholine receptor M2 / Guanine nucleotide-binding protein G(o) subunit alpha / 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: 3.21 Å
データ登録者Xu J / Wang Q / Du Y / Kobilka BK
資金援助1件
OrganizationGrant number国
Not funded
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: Structural and dynamic insights into supra-physiological activation and allosteric modulation of a muscarinic acetylcholine receptor.
著者: Jun Xu / Qinggong Wang / Harald Hübner / Yunfei Hu / Xiaogang Niu / Haoqing Wang / Shoji Maeda / Asuka Inoue / Yuyong Tao / Peter Gmeiner / Yang Du / Changwen Jin / Brian K Kobilka /
要旨: The M2 muscarinic receptor (M2R) is a prototypical G-protein-coupled receptor (GPCR) that serves as a model system for understanding GPCR regulation by both orthosteric and allosteric ligands. Here, ...The M2 muscarinic receptor (M2R) is a prototypical G-protein-coupled receptor (GPCR) that serves as a model system for understanding GPCR regulation by both orthosteric and allosteric ligands. Here, we investigate the mechanisms governing M2R signaling versatility using cryo-electron microscopy (cryo-EM) and NMR spectroscopy, focusing on the physiological agonist acetylcholine and a supra-physiological agonist iperoxo, as well as a positive allosteric modulator LY2119620. These studies reveal that acetylcholine stabilizes a more heterogeneous M2R-G-protein complex than iperoxo, where two conformers with distinctive G-protein orientations were determined. We find that LY2119620 increases the affinity for both agonists, but differentially modulates agonists efficacy in G-protein and β-arrestin pathways. Structural and spectroscopic analysis suggest that LY211620 stabilizes distinct intracellular conformational ensembles from agonist-bound M2R, which may enhance β-arrestin recruitment while impairing G-protein activation. These results highlight the role of conformational dynamics in the complex signaling behavior of GPCRs, and could facilitate design of better drugs.
履歴
登録2021年12月17日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年1月25日-
マップ公開2023年1月25日-
更新2024年2月7日-
現状2024年2月7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_25748.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_25748.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 125 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Cryo-EM structure of acetylcholine-bound M2R-Go signaling complex in S1 state
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.85 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.3
最小 - 最大-2.9596908 - 4.565822
平均 (標準偏差)-0.0039406866 (±0.08702902)
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: 272.0 Å
α=β=γ: 90.0 °

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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 : ACh-bound M2R-GoA-scFv16 complex

全体名称: ACh-bound M2R-GoA-scFv16 complex
要素
  • 複合体: ACh-bound M2R-GoA-scFv16 complex
    • タンパク質・ペプチド: Muscarinic acetylcholine receptor M2,muscarinic acetylcholine receptor M2 chimera
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(o) subunit alpha
    • 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
    • タンパク質・ペプチド: Antibody fragment
  • リガンド: ACETYLCHOLINE

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超分子 #1: ACh-bound M2R-GoA-scFv16 complex

超分子名称: ACh-bound M2R-GoA-scFv16 complex / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#5
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: Muscarinic acetylcholine receptor M2,muscarinic acetylcholine rec...

分子名称: Muscarinic acetylcholine receptor M2,muscarinic acetylcholine receptor M2 chimera
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: 39.72991 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: DYKDDDDAST DSSDNSLALT SPYKTFEVVF IVLVAGSLSL VTIIGNILVM VSIKVNRHLQ TVNNYFLFSL ACADLIIGVF SMNLYTLYT VIGYWPLGPV VCDLWLALDY VVSNASVMNL LIISFDRYFC VTKPLTYPVK RTTKMAGMMI AAAWVLSFIL W APAILFWQ ...文字列:
DYKDDDDAST DSSDNSLALT SPYKTFEVVF IVLVAGSLSL VTIIGNILVM VSIKVNRHLQ TVNNYFLFSL ACADLIIGVF SMNLYTLYT VIGYWPLGPV VCDLWLALDY VVSNASVMNL LIISFDRYFC VTKPLTYPVK RTTKMAGMMI AAAWVLSFIL W APAILFWQ FIVGVRTVED GECYIQFFSN AAVTFGTAIA AFYLPVIIMT VLYWHISRAS KSRIKKDKKE PVANQDPVSI VA RKIVKMT KQPAKKKPPP SREKKVTRTI LAILLAFIIT WAPYNVMVLI NTFCAPCIPN TVWTIGYWLC YINSTINPAC YAL CNATFK KTFKHLLMCH YKNIGATRPA GLEVLFQ

UniProtKB: Muscarinic acetylcholine receptor M2, Muscarinic acetylcholine receptor M2

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分子 #2: Guanine nucleotide-binding protein G(o) subunit alpha

分子名称: Guanine nucleotide-binding protein G(o) subunit alpha
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: 40.104551 KDa
組換発現生物種: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ)
配列文字列: MGCTLSAEDK AAVERSKMIE KNLKEDGISA AKDVKLLLLG AGESGKSTIV KQMKIIHEDG FSGEDVKQYK PVVYSNTIQS LAAIVRAMD TLGIEYGDKE RKADAKMVCD VVSRMEDTEP FSAELLSAMM RLWGDSGIQE CFNRSREYQL NDSAKYYLDS L DRIGAADY ...文字列:
MGCTLSAEDK AAVERSKMIE KNLKEDGISA AKDVKLLLLG AGESGKSTIV KQMKIIHEDG FSGEDVKQYK PVVYSNTIQS LAAIVRAMD TLGIEYGDKE RKADAKMVCD VVSRMEDTEP FSAELLSAMM RLWGDSGIQE CFNRSREYQL NDSAKYYLDS L DRIGAADY QPTEQDILRT RVKTTGIVET HFTFKNLHFR LFDVGGQRSE RKKWIHCFED VTAIIFCVAL SGYDQVLHED ET TNRMHES LMLFDSICNN KFFIDTSIIL FLNKKDLFGE KIKKSPLTIC FPEYTGPNTY EDAAAYIQAQ FESKNRSPNK EIY CHMTCA TDTNNIQVVF DAVTDIIIAN NLRGCGLY

UniProtKB: Guanine nucleotide-binding protein G(o) subunit alpha

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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: 37.728152 KDa
組換発現生物種: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ)
配列文字列: GPGSSGSELD QLRQEAEQLK NQIRDARKAC ADATLSQITN NIDPVGRIQM RTRRTLRGHL AKIYAMHWGT DSRLLVSASQ DGKLIIWDS YTTNKVHAIP LRSSWVMTCA YAPSGNYVAC GGLDNICSIY NLKTREGNVR VSRELAGHTG YLSCCRFLDD N QIVTSSGD ...文字列:
GPGSSGSELD QLRQEAEQLK NQIRDARKAC ADATLSQITN NIDPVGRIQM RTRRTLRGHL AKIYAMHWGT DSRLLVSASQ DGKLIIWDS YTTNKVHAIP LRSSWVMTCA YAPSGNYVAC GGLDNICSIY NLKTREGNVR VSRELAGHTG YLSCCRFLDD N QIVTSSGD TTCALWDIET GQQTTTFTGH TGDVMSLSLA PDTRLFVSGA CDASAKLWDV REGMCRQTFT GHESDINAIC FF PNGNAFA TGSDDATCRL FDLRADQELM TYSHDNIICG ITSVSFSKSG RLLLAGYDDF NCNVWDALKA DRAGVLAGHD NRV SCLGVT DDGMAVATGS WDSFLKIWN

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

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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: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ)
配列文字列:
MASNNTASIA QARKLVEQLK MEANIDRIKV SKAAADLMAY CEAHAKEDPL LTPVPASENP FREKKFFCAI L

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

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分子 #5: Antibody fragment

分子名称: Antibody fragment / 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: 27.340482 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
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分子 #6: ACETYLCHOLINE

分子名称: ACETYLCHOLINE / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 1 / 式: ACH
分子量理論値: 146.207 Da
Chemical component information

ChemComp-ACH:
ACETYLCHOLINE / アセチルコリン / 神経伝達物質*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2 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
凍結凍結剤: ETHANE

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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 K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
平均電子線量: 60.0 e/Å2
電子線加速電圧: 300 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 FIELD / 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）: 1.0 µm
実験機器
モデル: Titan Krios / 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:

6oik

最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.21 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 127302
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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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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