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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-45467
タイトルKalium channelrhodopsin 1 C110A mutant from Hyphochytrium catenoides, Dark State
マップデータKalium channelrhodopsin 1 C110A mutant from Hyphochytrium catenoides, Dark State
試料
  • 複合体: Kalium Channelrhodopin 1 C110A Reconstituted in Peptidisc, Dark State
    • タンパク質・ペプチド: Kalium channelrhodopsin 1 C110A
  • リガンド: RETINAL
  • リガンド: CHOLESTEROL
  • リガンド: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine
  • リガンド: water
キーワードRetinal Protein / Channelrhodopsin / Cation Channel / Peptidisc / Optogenetics / Transport Protein / MEMBRANE PROTEIN
生物種Hyphochytrium catenoides (真核生物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.08 Å
データ登録者Morizumi T / Kim K / Ernst OP
資金援助 米国, カナダ, 4件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R35GM140838 米国
National Institutes of Health/National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NIH/NINDS)RF1NS133657 米国
Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC, Canada)RGPIN-2023-05764 カナダ
Canadian Institutes of Health Research (CIHR)PJT-159464 カナダ
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2025
タイトル: Structural insights into light-gating of potassium-selective channelrhodopsin.
著者: Takefumi Morizumi / Kyumhyuk Kim / Hai Li / Probal Nag / Tal Dogon / Oleg A Sineshchekov / Yumei Wang / Leonid S Brown / Songhwan Hwang / Han Sun / Ana-Nicoleta Bondar / Igor Schapiro / Elena ...著者: Takefumi Morizumi / Kyumhyuk Kim / Hai Li / Probal Nag / Tal Dogon / Oleg A Sineshchekov / Yumei Wang / Leonid S Brown / Songhwan Hwang / Han Sun / Ana-Nicoleta Bondar / Igor Schapiro / Elena G Govorunova / John L Spudich / Oliver P Ernst /
要旨: Structural information on channelrhodopsins' mechanism of light-gated ion conductance is scarce, limiting its engineering as optogenetic tools. Here, we use single-particle cryo-electron microscopy ...Structural information on channelrhodopsins' mechanism of light-gated ion conductance is scarce, limiting its engineering as optogenetic tools. Here, we use single-particle cryo-electron microscopy of peptidisc-incorporated protein samples to determine the structures of the slow-cycling mutant C110A of kalium channelrhodopsin 1 from Hyphochytrium catenoides (HcKCR1) in the dark and upon laser flash excitation. Upon photoisomerization of the retinal chromophore, the retinylidene Schiff base NH-bond reorients from the extracellular to the cytoplasmic side. This switch triggers a series of side chain reorientations and merges intramolecular cavities into a transmembrane K conduction pathway. Molecular dynamics simulations confirm K flux through the illuminated state but not through the resting state. The overall displacement between the closed and the open structure is small, involving mainly side chain rearrangements. Asp105 and Asp116 play a key role in K conductance. Structure-guided mutagenesis and patch-clamp analysis reveal the roles of the pathway-forming residues in channel gating and selectivity.
履歴
登録2024年6月24日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年2月19日-
マップ公開2025年2月19日-
更新2025年2月19日-
現状2025年2月19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_45467.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_45467.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Kalium channelrhodopsin 1 C110A mutant from Hyphochytrium catenoides, Dark State
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.)
1.03 Å/pix.
x 256 pix.
= 263.68 Å		1.03 Å/pix.
x 256 pix.
= 263.68 Å		1.03 Å/pix.
x 256 pix.
= 263.68 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: 1.03 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: 0.07
最小 - 最大-0.5207128 - 0.63724154
平均 (標準偏差)-0.000043323293 (±0.012326106)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 263.68 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: Half Map B

ファイルemd_45467_half_map_1.map
注釈Half Map B
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 A

ファイルemd_45467_half_map_2.map
注釈Half Map A
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 : Kalium Channelrhodopin 1 C110A Reconstituted in Peptidisc, Dark State

全体名称: Kalium Channelrhodopin 1 C110A Reconstituted in Peptidisc, Dark State
要素
  • 複合体: Kalium Channelrhodopin 1 C110A Reconstituted in Peptidisc, Dark State
    • タンパク質・ペプチド: Kalium channelrhodopsin 1 C110A
  • リガンド: RETINAL
  • リガンド: CHOLESTEROL
  • リガンド: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine
  • リガンド: water

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超分子 #1: Kalium Channelrhodopin 1 C110A Reconstituted in Peptidisc, Dark State

超分子名称: Kalium Channelrhodopin 1 C110A Reconstituted in Peptidisc, Dark State
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Hyphochytrium catenoides (真核生物)
分子量理論値: 91.385 MDa

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分子 #1: Kalium channelrhodopsin 1 C110A

分子名称: Kalium channelrhodopsin 1 C110A / 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: Hyphochytrium catenoides (真核生物)
分子量理論値: 30.483678 KDa
組換発現生物種: Komagataella pastoris (菌類)
配列文字列: MPFYDSRPPE GWPKGSINDM DYPLLGSICA VCCVFVAGSG IWMLYRLDLG MGYSCKPYKS GRAPEVNSLS GIICLLCGTM YAAKSFDFF DGGGTPFSLN WYWYLDYVFT APLLILDFAF TLDLPHKIRY FFAVFLTLWC GVAAFVTPSA YRFAYYALGC C WFTPFALS ...文字列:
MPFYDSRPPE GWPKGSINDM DYPLLGSICA VCCVFVAGSG IWMLYRLDLG MGYSCKPYKS GRAPEVNSLS GIICLLCGTM YAAKSFDFF DGGGTPFSLN WYWYLDYVFT APLLILDFAF TLDLPHKIRY FFAVFLTLWC GVAAFVTPSA YRFAYYALGC C WFTPFALS LMRHVKERYL VYPPKCQRWL FWACVIFFGF WPMFPILFIF SWLGTGHISQ QAFYIIHAFL DLTCKSIFGI LM TVFRLEL EEHTEVQGLP LNEPETLS

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分子 #2: RETINAL

分子名称: RETINAL / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 1 / 式: RET
分子量理論値: 284.436 Da
Chemical component information

ChemComp-RET:
RETINAL / (7Z,9Z,11Z,13Z)-レチナ-ル

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分子 #3: CHOLESTEROL

分子名称: CHOLESTEROL / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 3 / 式: CLR
分子量理論値: 386.654 Da
Chemical component information

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL / コレステロ-ル

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分子 #4: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine

分子名称: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 4 / 式: PEE
分子量理論値: 744.034 Da
Chemical component information

ChemComp-PEE:
1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / DOPE, リン脂質*YM

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分子 #5: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 20 / 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0.4 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
20.0 mMHEPES4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid
150.0 mMNaClSodium Chloride
グリッドモデル: Homemade / 材質: COPPER/RHODIUM / メッシュ: 400 / 支持フィルム - 材質: GOLD / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 支持フィルム - Film thickness: 35 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 20 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR / 前処理 - 気圧: 0.038 kPa
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 278 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細Sample was monodisperse

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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: TFS FALCON 4i (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 5483 / 平均露光時間: 7.5 sec. / 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: SPOT SCAN / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.4 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.6 µm / 倍率（公称値）: 75000
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: 1320264
初期モデルモデルのタイプ: NONE
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C3 (3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: 3.08 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.4) / 使用した粒子像数: 86551
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.4)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.4)
最終 3次元分類クラス数: 3 / 平均メンバー数/クラス: 175695 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4.4)
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:

8gi8


Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
精密化空間: REAL / プロトコル: AB INITIO MODEL / 温度因子: 109.6 / 当てはまり具合の基準: Cross-correlation
得られたモデル

PDB-9cdc:
Kalium channelrhodopsin 1 C110A mutant from Hyphochytrium catenoides, Dark State

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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)

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  • 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。
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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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