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-基本情報
登録情報 | データベース: PDB / ID: 6z85 | ||||||
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タイトル | inhibitory human GTP cyclohydrolase I - GFRP complex | ||||||
要素 |
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キーワード | HYDROLASE / GTP cyclohydrolase GFTP / I / EC:3.5.4.16 / Tetrahydrobiopterin (BH4) synthesis / Cytosol / Zinc Ion Binding / Hydrolase Activity / Metal Ion Binding / Nucleotide Binding / allosteric inhibited | ||||||
機能・相同性 | 機能・相同性情報 GTP cyclohydrolase binding / pteridine-containing compound biosynthetic process / dihydrobiopterin metabolic process / regulation of lung blood pressure / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I activity / neuromuscular process controlling posture / negative regulation of biosynthetic process / GTP-dependent protein binding / regulation of removal of superoxide radicals ...GTP cyclohydrolase binding / pteridine-containing compound biosynthetic process / dihydrobiopterin metabolic process / regulation of lung blood pressure / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I activity / neuromuscular process controlling posture / negative regulation of biosynthetic process / GTP-dependent protein binding / regulation of removal of superoxide radicals / tetrahydrobiopterin biosynthetic process / neuron projection terminus / regulation of nitric oxide biosynthetic process / mitogen-activated protein kinase binding / dopamine biosynthetic process / negative regulation of cardiac muscle cell apoptotic process / positive regulation of heart rate / response to pain / response to type II interferon / negative regulation of cellular senescence / response to tumor necrosis factor / Tetrahydrobiopterin (BH4) synthesis, recycling, salvage and regulation / tetrahydrofolate biosynthetic process / positive regulation of telomere maintenance via telomerase / nitric oxide biosynthetic process / negative regulation of blood pressure / positive regulation of nitric-oxide synthase activity / regulation of blood pressure / vasodilation / positive regulation of neuron apoptotic process / melanosome / nuclear membrane / cytoplasmic vesicle / protein-containing complex assembly / response to lipopolysaccharide / GTPase activity / dendrite / calcium ion binding / protein-containing complex binding / GTP binding / protein homodimerization activity / protein-containing complex / mitochondrion / zinc ion binding / nucleoplasm / identical protein binding / nucleus / cytoplasm / cytosol 類似検索 - 分子機能 | ||||||
生物種 | Homo sapiens (ヒト) | ||||||
手法 | 電子顕微鏡法 / 単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.9 Å | ||||||
データ登録者 | Ebenhoch, R. / Nar, H. / Vonck, J. | ||||||
引用 | ジャーナル: Proc Natl Acad Sci U S A / 年: 2020 タイトル: A hybrid approach reveals the allosteric regulation of GTP cyclohydrolase I. 著者: Rebecca Ebenhoch / Simone Prinz / Susann Kaltwasser / Deryck J Mills / Robert Meinecke / Martin Rübbelke / Dirk Reinert / Margit Bauer / Lisa Weixler / Markus Zeeb / Janet Vonck / Herbert Nar / 要旨: Guanosine triphosphate (GTP) cyclohydrolase I (GCH1) catalyzes the conversion of GTP to dihydroneopterin triphosphate (H2NTP), the initiating step in the biosynthesis of tetrahydrobiopterin (BH4). ...Guanosine triphosphate (GTP) cyclohydrolase I (GCH1) catalyzes the conversion of GTP to dihydroneopterin triphosphate (H2NTP), the initiating step in the biosynthesis of tetrahydrobiopterin (BH4). Besides other roles, BH4 functions as cofactor in neurotransmitter biosynthesis. The BH4 biosynthetic pathway and GCH1 have been identified as promising targets to treat pain disorders in patients. The function of mammalian GCH1s is regulated by a metabolic sensing mechanism involving a regulator protein, GCH1 feedback regulatory protein (GFRP). GFRP binds to GCH1 to form inhibited or activated complexes dependent on availability of cofactor ligands, BH4 and phenylalanine, respectively. We determined high-resolution structures of human GCH1-GFRP complexes by cryoelectron microscopy (cryo-EM). Cryo-EM revealed structural flexibility of specific and relevant surface lining loops, which previously was not detected by X-ray crystallography due to crystal packing effects. Further, we studied allosteric regulation of isolated GCH1 by X-ray crystallography. Using the combined structural information, we are able to obtain a comprehensive picture of the mechanism of allosteric regulation. Local rearrangements in the allosteric pocket upon BH4 binding result in drastic changes in the quaternary structure of the enzyme, leading to a more compact, tense form of the inhibited protein, and translocate to the active site, leading to an open, more flexible structure of its surroundings. Inhibition of the enzymatic activity is not a result of hindrance of substrate binding, but rather a consequence of accelerated substrate binding kinetics as shown by saturation transfer difference NMR (STD-NMR) and site-directed mutagenesis. We propose a dissociation rate controlled mechanism of allosteric, noncompetitive inhibition. | ||||||
履歴 |
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構造ビューア | 分子: MolmilJmol/JSmol |
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PDBx/mmCIF形式 | 6z85.cif.gz | 562.8 KB | 表示 | PDBx/mmCIF形式 |
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PDB形式 | pdb6z85.ent.gz | 414.2 KB | 表示 | PDB形式 |
PDBx/mmJSON形式 | 6z85.json.gz | ツリー表示 | PDBx/mmJSON形式 | |
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-検証レポート
文書・要旨 | 6z85_validation.pdf.gz | 1.3 MB | 表示 | wwPDB検証レポート |
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文書・詳細版 | 6z85_full_validation.pdf.gz | 1.3 MB | 表示 | |
XML形式データ | 6z85_validation.xml.gz | 61 KB | 表示 | |
CIF形式データ | 6z85_validation.cif.gz | 81.7 KB | 表示 | |
アーカイブディレクトリ | https://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/z8/6z85 ftp://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/z8/6z85 | HTTPS FTP |
-関連構造データ
関連構造データ | 11114MC 6z80C 6z86C 6z87C 6z88C 6z89C 7accC 7al9C 7alaC 7albC 7alcC M: このデータのモデリングに利用したマップデータ C: 同じ文献を引用 (文献) |
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類似構造データ |
-リンク
-集合体
登録構造単位 |
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1 |
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-要素
#1: タンパク質 | 分子量: 25324.920 Da / 分子数: 10 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: GCH1, DYT5, GCH / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 株 (発現宿主): BL21Star (DE3) / 参照: UniProt: P30793, GTP cyclohydrolase I #2: タンパク質 | 分子量: 9992.483 Da / 分子数: 10 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: GCHFR, GFRP / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 株 (発現宿主): BL21Star (DE3) / 参照: UniProt: P30047 #3: 化合物 | ChemComp-ZN / #4: 化合物 | ChemComp-HBI / 研究の焦点であるリガンドがあるか | Y | |
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-実験情報
-実験
実験 | 手法: 電子顕微鏡法 |
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EM実験 | 試料の集合状態: PARTICLE / 3次元再構成法: 単粒子再構成法 |
-試料調製
構成要素 | 名称: inhibitory GCH1-GFRP complex (BH4 bound) / タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#2 / 由来: MULTIPLE SOURCES | |||||||||||||||
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分子量 | 値: 0.353 MDa / 実験値: NO | |||||||||||||||
由来(天然) | 生物種: Homo sapiens (ヒト) | |||||||||||||||
由来(組換発現) | 生物種: Escherichia coli (大腸菌) / 株: BL21Star (DE3) | |||||||||||||||
緩衝液 | pH: 5.75 | |||||||||||||||
緩衝液成分 |
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試料 | 濃度: 0.25 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES | |||||||||||||||
試料支持 | グリッドの材料: COPPER / グリッドのサイズ: 400 divisions/in. / グリッドのタイプ: C-flat-1.2/1.3 | |||||||||||||||
急速凍結 | 装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 90 % / 凍結前の試料温度: 277.15 K |
-電子顕微鏡撮影
実験機器 | モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company |
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顕微鏡 | モデル: FEI TITAN KRIOS |
電子銃 | 電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 300 kV / 照射モード: FLOOD BEAM |
電子レンズ | モード: BRIGHT FIELD / 倍率(公称値): 130000 X / 最大 デフォーカス(公称値): 2400 nm / 最小 デフォーカス(公称値): 1000 nm / Cs: 2.7 mm |
試料ホルダ | 凍結剤: NITROGEN 試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER |
撮影 | 平均露光時間: 8 sec. / 電子線照射量: 55 e/Å2 / 検出モード: COUNTING フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k) 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 2688 |
電子光学装置 | 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: 20 eV |
画像スキャン | 動画フレーム数/画像: 40 |
-解析
ソフトウェア | 名称: PHENIX / バージョン: (1.13_2998:phenix.real_space_refine) / 分類: 精密化 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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EMソフトウェア |
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CTF補正 | タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
粒子像の選択 | 選択した粒子像数: 1871460 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
対称性 | 点対称性: D5 (2回x5回 2面回転対称) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3次元再構成 | 解像度: 2.9 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 560802 / 対称性のタイプ: POINT | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子モデル構築 | プロトコル: RIGID BODY FIT | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子モデル構築 |
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精密化 | 交差検証法: THROUGHOUT | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子変位パラメータ | Biso max: 0 Å2 / Biso mean: 0 Å2 / Biso min: 0 Å2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
拘束条件 |
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