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- EMDB-42978: CryoEM structure of Ku homodimer in complex with hairpin DNA -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-42978
タイトルCryoEM structure of Ku homodimer in complex with hairpin DNA
マップデータDensity modified and masked map: Generated by boxing and density modification in Phenix(Resolve cryoEM) Unmasked density modified map is provided in additional EM map section.
試料
  • 複合体: Ku homodimer from M.tubeculosis in complex with hairpin DNA
    • DNA: DNA (21-MER)
    • DNA: DNA (34-MER)
    • タンパク質・ペプチド: Non-homologous end joining protein Ku
キーワードNHEJ / DNA repair / Mycobacterium tuberculosis / DNA synapsis / DNA BINDING PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


positive regulation of ligase activity / DNA helicase complex / double-strand break repair via nonhomologous end joining / double-stranded DNA binding / DNA recombination / protein homodimerization activity
類似検索 - 分子機能
Non-homologous end joining protein Ku, prokaryotic type / Ku70/Ku80 beta-barrel domain / Ku70 and Ku80 are 70kDa and 80kDa subunits of the Lupus Ku autoantigen / Ku70/Ku80 beta-barrel domain / SPOC-like, C-terminal domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
Non-homologous end joining protein Ku
類似検索 - 構成要素
生物種Mycobacterium tuberculosis H37Rv (結核菌) / synthetic construct (人工物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 4.1 Å
データ登録者Baral J / Rouiller I / Das AK
資金援助 オーストラリア, インド, 2件
OrganizationGrant number国
National Health and Medical Research Council (NHMRC, Australia)APP2000934 オーストラリア
Science and Engineering Research Board (SERB)CRG/2020/002622 インド
引用ジャーナル: Nucleic Acids Res / 年: 2026
タイトル: Bringing the ends together: cryo-EM structures of mycobacterial Ku in complex with DNA define its role in NHEJ synapsis.
著者: Joydeep Baral / Ching-Seng Ang / Paul James McMillan / Kalyan Shobhana / Ayushi Saini / Elizabeth Hinde / Amit Kumar Das / Isabelle Rouiller /
要旨: Non-homologous end joining (NHEJ) is the sole pathway for repairing double-strand breaks in Mycobacterium tuberculosis during dormancy, relying on mycobacterial Ku (mKu) and ligase D, with mKu as the ...Non-homologous end joining (NHEJ) is the sole pathway for repairing double-strand breaks in Mycobacterium tuberculosis during dormancy, relying on mycobacterial Ku (mKu) and ligase D, with mKu as the rate-limiting factor. Despite its essential role, the lack of structural information on prokaryotic Ku has hindered understanding of the molecular mechanisms underlying bacterial two-component NHEJ machinery. Here, we present the first cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures of mKu in DNA-bound and higher-order supercomplex forms, revealing a Ku-mediated DNA synapsis mechanism unique to prokaryotes. Integrating cryo-EM with hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry, we define key mKu-mKu dimerization, DNA-binding, and synapsis interactions essential for efficient NHEJ, bridging structure with function. Structure-guided in silico mutagenesis, coupled with electrophoretic mobility shift assays, identifies residues essential for DNA binding and synaptic assembly, which are crucial for NHEJ. Förster resonance energy transfer confirms DNA-dependent mKu oligomerization in solution, while live-cell imaging captures its spatiotemporal dynamics during double-stranded DNA break repair. These findings provide fundamental insights into the architecture and function of prokaryotic NHEJ, positioning mKu as a potential therapeutic target against tuberculosis and offering a framework for understanding DNA repair across bacterial species.
履歴
登録2023年11月30日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年12月10日-
マップ公開2025年12月10日-
更新2026年4月8日-
現状2026年4月8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_42978.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_42978.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 2.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Density modified and masked map: Generated by boxing and density modification in Phenix(Resolve cryoEM) Unmasked density modified map is provided in additional EM map section.
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 94 pix.
= 78.302 Å		0.83 Å/pix.
x 84 pix.
= 69.972 Å		0.83 Å/pix.
x 88 pix.
= 73.304 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

これらの図は立方格子座標系で作成されたものです

ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.833 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: 0.7
最小 - 最大-11.579405 - 13.180294
平均 (標準偏差)-0.038185064 (±1.143142)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin214213190
サイズ848894
Spacing888494
セルA: 73.304 Å / B: 69.972 Å / C: 78.302 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_42978_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: Raw map: Generated from Cryosparc (Non-uniform refinement).

ファイルemd_42978_additional_1.map
注釈Raw map: Generated from Cryosparc (Non-uniform refinement).
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: Density modified map: Generated by boxing and density...

ファイルemd_42978_additional_2.map
注釈Density modified map: Generated by boxing and density modification in Phenix(Resolve cryoEM)
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: Raw half map A: Generated from Cryosparc (Non-uniform refinement).

ファイルemd_42978_half_map_1.map
注釈Raw half map A: Generated from Cryosparc (Non-uniform refinement).
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: Raw half map B: Generated from Cryosparc (Non-uniform refinement).

ファイルemd_42978_half_map_2.map
注釈Raw half map B: Generated from Cryosparc (Non-uniform refinement).
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 : Ku homodimer from M.tubeculosis in complex with hairpin DNA

全体名称: Ku homodimer from M.tubeculosis in complex with hairpin DNA
要素
  • 複合体: Ku homodimer from M.tubeculosis in complex with hairpin DNA
    • DNA: DNA (21-MER)
    • DNA: DNA (34-MER)
    • タンパク質・ペプチド: Non-homologous end joining protein Ku

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超分子 #1: Ku homodimer from M.tubeculosis in complex with hairpin DNA

超分子名称: Ku homodimer from M.tubeculosis in complex with hairpin DNA
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #2-#3, #1
詳細: Protein: Ku homodimer was recombination purified DNA: Chemically Synthesized
由来(天然)生物種: Mycobacterium tuberculosis H37Rv (結核菌)

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分子 #1: Non-homologous end joining protein Ku

分子名称: Non-homologous end joining protein Ku / 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: Mycobacterium tuberculosis H37Rv (結核菌)
分子量理論値: 33.609898 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: MGHHHHHHHH HHSSGHIEGR HMMRAIWTGS IAFGLVNVPV KVYSATADHD IRFHQVHAKD NGRIRYKRVC EACGEVVDYR DLARAYESG DGQMVAITDD DIASLPEERS REIEVLEFVP AADVDPMMFD RSYFLEPDSK SSKSYVLLAK TLAETDRMAI V HFTLRNKT ...文字列:
MGHHHHHHHH HHSSGHIEGR HMMRAIWTGS IAFGLVNVPV KVYSATADHD IRFHQVHAKD NGRIRYKRVC EACGEVVDYR DLARAYESG DGQMVAITDD DIASLPEERS REIEVLEFVP AADVDPMMFD RSYFLEPDSK SSKSYVLLAK TLAETDRMAI V HFTLRNKT RLAALRVKDF GKREVMMVHT LLWPDEIRDP DFPVLDQKVE IKPAELKMAG QVVDSMADDF NPDRYHDTYQ EQ LQELIDT KLEGGQAFTA EDQPRLLDEP EDVSDLLAKL EASVKARSKA NSNVPTPP

UniProtKB: Non-homologous end joining protein Ku

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分子 #2: DNA (21-MER)

分子名称: DNA (21-MER) / タイプ: dna / ID: 2 / 詳細: Sequence was obtained from PDB:1JEY / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 6.506188 KDa
配列文字列:
(DG)(DT)(DT)(DT)(DT)(DT)(DA)(DG)(DT)(DT) (DT)(DA)(DT)(DT)(DG)(DG)(DG)(DC)(DG)(DC) (DG)

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分子 #3: DNA (34-MER)

分子名称: DNA (34-MER) / タイプ: dna / ID: 3 / 詳細: Sequence was obtained from PDB:1JEY / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 10.325685 KDa
配列文字列:
(DC)(DG)(DC)(DG)(DC)(DC)(DC)(DA)(DG)(DC) (DT)(DT)(DT)(DC)(DC)(DC)(DA)(DG)(DC)(DT) (DA)(DA)(DT)(DA)(DA)(DA)(DC)(DT)(DA) (DA)(DA)(DA)(DA)(DC)

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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0.17 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度名称
50.0 mMHEPES (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid)
150.0 mMSodium chloride
2.0 mMTris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride

詳細: 50mM HEPES, 150mM NaCl, 2mM TCEP
グリッドモデル: C-flat-1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 300 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 60 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 277 K / 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 K3 (6k x 4k) / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 6151 / 平均電子線量: 40.0 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: OTHER / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.5 µm / 倍率（公称値）: 105000
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

粒子像選択選択した数: 5291688
CTF補正ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 詳細: Peformed in CryoSPARC Patch CTF / タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL / In silico モデル: Alphafold ID: AF-P9WKD9-F1
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C2 (2回回転対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 4.1 Å / 解像度の算出法: OTHER / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 詳細: Mean resolution obtained from ResMap: 3.4 / 使用した粒子像数: 110000
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC
最終 3次元分類クラス数: 3 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC
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:

9-f1


Chain - Source name: AlphaFold / Chain - Initial model type: in silico model
精密化空間: REAL / プロトコル: RIGID BODY FIT
得られたモデル

PDB-8v53:
CryoEM structure of Ku homodimer in complex with hairpin 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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