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- EMDB-26767: The 2.19-angstrom CryoEM structure of the [NiFe]-hydrogenase Huc ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-26767
タイトルThe 2.19-angstrom CryoEM structure of the [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium smegmatis - Complex minus stalk
マップデータ
試料
  • 複合体: Complex of the type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium smegmatis
    • タンパク質・ペプチド: Hydrogenase-2, large subunit
    • タンパク質・ペプチド: Hydrogenase-2, small subunit
    • タンパク質・ペプチド: Type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc membrane adapter subunit
  • リガンド: NICKEL (III) ION
  • リガンド: CARBONMONOXIDE-(DICYANO) IRON
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: MENAQUINONE-9
  • リガンド: FE3-S4 CLUSTER
機能・相同性
機能・相同性情報


hydrogenase (acceptor) / [Ni-Fe] hydrogenase complex / ferredoxin hydrogenase complex / hydrogenase (acceptor) activity / ferredoxin hydrogenase activity / anaerobic respiration / 3 iron, 4 sulfur cluster binding / nickel cation binding / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / electron transfer activity ...hydrogenase (acceptor) / [Ni-Fe] hydrogenase complex / ferredoxin hydrogenase complex / hydrogenase (acceptor) activity / ferredoxin hydrogenase activity / anaerobic respiration / 3 iron, 4 sulfur cluster binding / nickel cation binding / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / electron transfer activity / membrane / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
Protein of unknown function DUF1641 / Protein of unknown function (DUF1641) / [NiFe]-hydrogenase, small subunit / Cytochrome-c3 hydrogenase, C-terminal / [NiFe]-hydrogenase, small subunit, C-terminal domain superfamily / NiFe/NiFeSe hydrogenase small subunit C-terminal / Nickel-dependent hydrogenases large subunit signature 1. / [NiFe]-hydrogenase, small subunit, N-terminal domain superfamily / Nickel-dependent hydrogenase, large subunit, nickel binding site / Nickel-dependent hydrogenase, large subunit ...Protein of unknown function DUF1641 / Protein of unknown function (DUF1641) / [NiFe]-hydrogenase, small subunit / Cytochrome-c3 hydrogenase, C-terminal / [NiFe]-hydrogenase, small subunit, C-terminal domain superfamily / NiFe/NiFeSe hydrogenase small subunit C-terminal / Nickel-dependent hydrogenases large subunit signature 1. / [NiFe]-hydrogenase, small subunit, N-terminal domain superfamily / Nickel-dependent hydrogenase, large subunit, nickel binding site / Nickel-dependent hydrogenase, large subunit / Nickel-dependent hydrogenase / NADH:ubiquinone oxidoreductase-like, 20kDa subunit / NADH ubiquinone oxidoreductase, 20 Kd subunit / [NiFe]-hydrogenase, large subunit
類似検索 - ドメイン・相同性
DUF1641 domain-containing protein / Hydrogenase-2, large subunit / NADH ubiquinone oxidoreductase 20 kDa subunit
類似検索 - 構成要素
生物種Mycolicibacterium smegmatis (バクテリア) / Mycolicibacterium smegmatis MC2 155 (バクテリア)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.19 Å
データ登録者Grinter R / Venugopal H / Kropp A / Greening C
資金援助 オーストラリア, 2件
OrganizationGrant number国
Australian Research Council (ARC)DP200103074 オーストラリア
National Health and Medical Research Council (NHMRC, Australia)APP1197376 オーストラリア
引用ジャーナル: Nature / 年: 2023
タイトル: Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen.
著者: Rhys Grinter / Ashleigh Kropp / Hari Venugopal / Moritz Senger / Jack Badley / Princess R Cabotaje / Ruyu Jia / Zehui Duan / Ping Huang / Sven T Stripp / Christopher K Barlow / Matthew ...著者: Rhys Grinter / Ashleigh Kropp / Hari Venugopal / Moritz Senger / Jack Badley / Princess R Cabotaje / Ruyu Jia / Zehui Duan / Ping Huang / Sven T Stripp / Christopher K Barlow / Matthew Belousoff / Hannah S Shafaat / Gregory M Cook / Ralf B Schittenhelm / Kylie A Vincent / Syma Khalid / Gustav Berggren / Chris Greening /
要旨: Diverse aerobic bacteria use atmospheric H as an energy source for growth and survival. This globally significant process regulates the composition of the atmosphere, enhances soil biodiversity and ...Diverse aerobic bacteria use atmospheric H as an energy source for growth and survival. This globally significant process regulates the composition of the atmosphere, enhances soil biodiversity and drives primary production in extreme environments. Atmospheric H oxidation is attributed to uncharacterized members of the [NiFe] hydrogenase superfamily. However, it remains unresolved how these enzymes overcome the extraordinary catalytic challenge of oxidizing picomolar levels of H amid ambient levels of the catalytic poison O and how the derived electrons are transferred to the respiratory chain. Here we determined the cryo-electron microscopy structure of the Mycobacterium smegmatis hydrogenase Huc and investigated its mechanism. Huc is a highly efficient oxygen-insensitive enzyme that couples oxidation of atmospheric H to the hydrogenation of the respiratory electron carrier menaquinone. Huc uses narrow hydrophobic gas channels to selectively bind atmospheric H at the expense of O, and 3 [3Fe-4S] clusters modulate the properties of the enzyme so that atmospheric H oxidation is energetically feasible. The Huc catalytic subunits form an octameric 833 kDa complex around a membrane-associated stalk, which transports and reduces menaquinone 94 Å from the membrane. These findings provide a mechanistic basis for the biogeochemically and ecologically important process of atmospheric H oxidation, uncover a mode of energy coupling dependent on long-range quinone transport, and pave the way for the development of catalysts that oxidize H in ambient air.
履歴
登録2022年4月26日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年1月4日-
マップ公開2023年1月4日-
更新2023年4月5日-
現状2023年4月5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_26767.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_26767.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 178 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.82 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.267
最小 - 最大-0.7835523 - 2.40397
平均 (標準偏差)0.002916609 (±0.06772258)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ360360360
Spacing360360360
セルA=B=C: 295.2 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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ハーフマップ: #2

ファイルemd_26767_half_map_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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ハーフマップ: #1

ファイルemd_26767_half_map_2.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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試料の構成要素

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全体 : Complex of the type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium s...

全体名称: Complex of the type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium smegmatis
要素
  • 複合体: Complex of the type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium smegmatis
    • タンパク質・ペプチド: Hydrogenase-2, large subunit
    • タンパク質・ペプチド: Hydrogenase-2, small subunit
    • タンパク質・ペプチド: Type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc membrane adapter subunit
  • リガンド: NICKEL (III) ION
  • リガンド: CARBONMONOXIDE-(DICYANO) IRON
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: MENAQUINONE-9
  • リガンド: FE3-S4 CLUSTER

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超分子 #1: Complex of the type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium s...

超分子名称: Complex of the type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium smegmatis
タイプ: complex / ID: 1 / キメラ: Yes / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#3
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium smegmatis (バクテリア) / 株: MC2 155
分子量理論値: 833 KDa

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分子 #1: Hydrogenase-2, large subunit

分子名称: Hydrogenase-2, large subunit / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 8 / 光学異性体: LEVO / EC番号: hydrogenase (acceptor)
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium smegmatis MC2 155 (バクテリア)
株: ATCC 700084 / mc(2)155
分子量理論値: 57.217078 KDa
配列文字列: LDLFVSPLGR VEGDLDVRVT INDGVVTSAW TEAAMFRGFE IILRGKDPQA GLIVCPRICG ICGGSHLYKS AYALDTAWRT HMPPNATLI RNICQACETL QSIPRYFYAL FAIDLTNKNY AKSKLYDEAV RRFAPYVGTS YQPGVVLSAK PVEVYAIFGG Q WP(DHI) ...文字列:
LDLFVSPLGR VEGDLDVRVT INDGVVTSAW TEAAMFRGFE IILRGKDPQA GLIVCPRICG ICGGSHLYKS AYALDTAWRT HMPPNATLI RNICQACETL QSIPRYFYAL FAIDLTNKNY AKSKLYDEAV RRFAPYVGTS YQPGVVLSAK PVEVYAIFGG Q WP(DHI)SSFMV PGGVMSAPTL SDVTRAIAIL EHWNDNWLEK QWLGCSVDRW LENKTWNDVL AWVDENESQY NSDCGFFI R YCLDVGLDKY GQGVGNYLAT GTYFEPSLYE NPTIEGRNAA LIGRSGVFAD GRYFEFDQAN VTEDVTHSFY EGNRPLHPF EGETIPVNPE DGRRQGKYSW AKSPRYAVPG LGNVPLETGP LARRMAASAP DAETHQDDDP LFADIYNAIG PSVMVRQLAR MHEGPKYYK WVRQWLDDLE LKESFYTKPV EYAEGKGFGS TEAARGALSD WIVIEDSKIK NYQVVTPTAW NIGPRDASEV L GPIEQALV GSPIVDAEDP VELGHVARSF DSCLVCTVH

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分子 #2: Hydrogenase-2, small subunit

分子名称: Hydrogenase-2, small subunit / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 8 / 光学異性体: LEVO / EC番号: hydrogenase (acceptor)
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium smegmatis MC2 155 (バクテリア)
株: ATCC 700084 / mc(2)155
分子量理論値: 39.65977 KDa
配列文字列: MSAWSHPQFE KGGGSGGGSG GSAWSHPQFE KSGGGGGENL YFQGSGGASV LWFQGGACSG NTMSFLNADE PNVVDLIVDF GLDLLWHPS LGLELGNNAQ KVFWDCAKGE RPLDIFVFEG TVIEAPNGTG QMDMFAGRPM KDWVTDLAGA AQIVVAIGDC A CFGGIPAM ...文字列:
MSAWSHPQFE KGGGSGGGSG GSAWSHPQFE KSGGGGGENL YFQGSGGASV LWFQGGACSG NTMSFLNADE PNVVDLIVDF GLDLLWHPS LGLELGNNAQ KVFWDCAKGE RPLDIFVFEG TVIEAPNGTG QMDMFAGRPM KDWVTDLAGA AQIVVAIGDC A CFGGIPAM EPNPSGSTGL QFHKREKGGF LGPDFRSKMG LPVINVPGCP AHPDWITQIL VALATGRAGD ITLDDLHRPE TF FKTFTQT GCTRVQFFEY KQSTLSFGEG TRTGCLFYEF GCRGPMTHSP CNRILWNRQS SKTRAGMPCL GCTEPEFPHF DLA PGTVFK TQKVSGMIPK EVPEGTDHLT YMGLAAAARI AAPQWSKEDM FVV

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分子 #3: Type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc membrane adapter subunit

分子名称: Type 2 [NiFe]-hydrogenase Huc membrane adapter subunit
タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 4 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium smegmatis MC2 155 (バクテリア)
株: MC2 155
分子量理論値: 6.416264 KDa
配列文字列:
SPVDGIRRRL DDPQVAEALN SLLDHADLLA VLVKGLDGFV RRGDDIANNL TSAIGELKAL

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分子 #4: NICKEL (III) ION

分子名称: NICKEL (III) ION / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 8 / 式: 3NI
分子量理論値: 58.693 Da
Chemical component information

ChemComp-3NI:
NICKEL (III) ION

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分子 #5: CARBONMONOXIDE-(DICYANO) IRON

分子名称: CARBONMONOXIDE-(DICYANO) IRON / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 8 / 式: FCO
分子量理論値: 135.89 Da
Chemical component information

ChemComp-FCO:
CARBONMONOXIDE-(DICYANO) IRON

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分子 #6: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 8 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #7: MENAQUINONE-9

分子名称: MENAQUINONE-9 / タイプ: ligand / ID: 7 / コピー数: 8 / 式: MQ9
分子量理論値: 785.233 Da
Chemical component information

ChemComp-MQ9:
MENAQUINONE-9

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分子 #8: FE3-S4 CLUSTER

分子名称: FE3-S4 CLUSTER / タイプ: ligand / ID: 8 / コピー数: 24 / 式: F3S
分子量理論値: 295.795 Da
Chemical component information

ChemComp-F3S:
FE3-S4 CLUSTER

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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5.0 mg/mL
緩衝液pH: 7.9
構成要素:
濃度名称式
50.0 mMTris
200.0 mMSodium chlorideNaCl

詳細: pH 7.9
グリッドモデル: Quantifoil / 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: GLOW DISCHARGE
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 295 K / 装置: FEI VITROBOT MARK III

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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 (6k x 4k) / 実像数: 3113 / 平均露光時間: 6.0 sec. / 平均電子線量: 66.0 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 / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 1.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.5 µm
試料ステージホルダー冷却材: HELIUM
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 825900
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C4 (4回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.19 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1) / 使用した粒子像数: 139367
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1)
最終 3次元分類クラス数: 3 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1)
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

精密化空間: REAL / プロトコル: BACKBONE TRACE / 当てはまり具合の基準: Correlation coefficient
得られたモデル

PDB-7utd:
The 2.19-angstrom CryoEM structure of the [NiFe]-hydrogenase Huc from Mycobacterium smegmatis - Complex minus stalk

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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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