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- PDB-7jhh: Cryo-EM structure of ATP-bound fully inactive AMPK in complex wit... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7jhh
タイトルCryo-EM structure of ATP-bound fully inactive AMPK in complex with Fab and nanobody
要素
  • (5'-AMP-activated protein kinase subunit ...) x 2
  • 5'-AMP-activated protein kinase catalytic subunit alpha-1
  • Fab heavy chain
  • Fab light chain
  • Maltodextrin-binding protein
  • Nanobody
キーワードTRANSFERASE/IMMUNE SYSTEM / AMPK / ATP / fully inactive / KD-displaced / TRANSFERASE-IMMUNE SYSTEM complex
機能・相同性
機能・相同性情報


negative regulation of glucosylceramide biosynthetic process / positive regulation of mitochondrial transcription / [hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (NADPH)] kinase / [hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (NADPH)] kinase activity / : / regulation of stress granule assembly / histone H2BS36 kinase activity / AMPK inhibits chREBP transcriptional activation activity / regulation of peptidyl-serine phosphorylation / cold acclimation ...negative regulation of glucosylceramide biosynthetic process / positive regulation of mitochondrial transcription / [hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (NADPH)] kinase / [hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (NADPH)] kinase activity / : / regulation of stress granule assembly / histone H2BS36 kinase activity / AMPK inhibits chREBP transcriptional activation activity / regulation of peptidyl-serine phosphorylation / cold acclimation / positive regulation of peptidyl-lysine acetylation / lipid droplet disassembly / Lipophagy / regulation of bile acid secretion / positive regulation of skeletal muscle tissue development / CAMKK-AMPK signaling cascade / import into nucleus / cAMP-dependent protein kinase regulator activity / regulation of vesicle-mediated transport / positive regulation of cholesterol biosynthetic process / nucleotide-activated protein kinase complex / : / Energy dependent regulation of mTOR by LKB1-AMPK / Carnitine metabolism / negative regulation of hepatocyte apoptotic process / tau-protein kinase / protein kinase regulator activity / bile acid and bile salt transport / cellular response to ethanol / protein localization to lipid droplet / negative regulation of TOR signaling / bile acid signaling pathway / Activation of PPARGC1A (PGC-1alpha) by phosphorylation / response to caffeine / motor behavior / regulation of glycolytic process / positive regulation of protein targeting to mitochondrion / lipid biosynthetic process / cAMP-dependent protein kinase activity / AMP-activated protein kinase activity / negative regulation of tubulin deacetylation / Macroautophagy / tau-protein kinase activity / positive regulation of protein localization / AMP binding / cholesterol biosynthetic process / fatty acid oxidation / cellular response to nutrient levels / carbohydrate transmembrane transporter activity / maltose binding / maltose transport / maltodextrin transmembrane transport / positive regulation of protein kinase activity / fatty acid homeostasis / negative regulation of lipid catabolic process / cellular response to glucose starvation / positive regulation of autophagy / energy homeostasis / regulation of microtubule cytoskeleton organization / Activation of AMPK downstream of NMDARs / ATP-binding cassette (ABC) transporter complex, substrate-binding subunit-containing / response to UV / negative regulation of TORC1 signaling / positive regulation of adipose tissue development / cellular response to calcium ion / negative regulation of insulin receptor signaling pathway / positive regulation of glycolytic process / response to activity / Translocation of SLC2A4 (GLUT4) to the plasma membrane / response to gamma radiation / cellular response to glucose stimulus / TP53 Regulates Metabolic Genes / tau protein binding / regulation of circadian rhythm / ADP binding / Wnt signaling pathway / fatty acid biosynthetic process / autophagy / cellular response to hydrogen peroxide / neuron cellular homeostasis / response to estrogen / cellular response to prostaglandin E stimulus / glucose metabolic process / rhythmic process / cellular response to xenobiotic stimulus / glucose homeostasis / positive regulation of cold-induced thermogenesis / cellular response to oxidative stress / cellular response to hypoxia / outer membrane-bounded periplasmic space / spermatogenesis / Regulation of TP53 Activity through Phosphorylation / non-specific serine/threonine protein kinase / response to hypoxia / protein kinase activity / nuclear speck / apical plasma membrane / axon / protein phosphorylation / negative regulation of gene expression
類似検索 - 分子機能
PRKAA1, UBA-like autoinhibitory domain / 5'-AMP-activated protein kinase alpha 1 catalytic subunit, C-terminal / : / AMP-activated protein kinase, alpha subunit, autoinhibitory domain / Association with the SNF1 complex (ASC) domain / ASC domain superfamily / 5'-AMP-activated protein kinase beta subunit, interaction domain / 5'-AMP-activated protein kinase beta subunit, interation domain / AMPK, C-terminal adenylate sensor domain / Adenylate sensor of SNF1-like protein kinase ...PRKAA1, UBA-like autoinhibitory domain / 5'-AMP-activated protein kinase alpha 1 catalytic subunit, C-terminal / : / AMP-activated protein kinase, alpha subunit, autoinhibitory domain / Association with the SNF1 complex (ASC) domain / ASC domain superfamily / 5'-AMP-activated protein kinase beta subunit, interaction domain / 5'-AMP-activated protein kinase beta subunit, interation domain / AMPK, C-terminal adenylate sensor domain / Adenylate sensor of SNF1-like protein kinase / AMP-activated protein kinase, glycogen-binding domain / Glycogen recognition site of AMP-activated protein kinase / KA1 domain/Ssp2, C-terminal / CBS domain superfamily / Domain in cystathionine beta-synthase and other proteins. / CBS domain / CBS domain / CBS domain profile. / Maltose/Cyclodextrin ABC transporter, substrate-binding protein / Solute-binding family 1, conserved site / Bacterial extracellular solute-binding proteins, family 1 signature. / Bacterial extracellular solute-binding protein / Bacterial extracellular solute-binding protein / Immunoglobulin E-set / Serine/threonine-protein kinase, active site / Serine/Threonine protein kinases active-site signature. / Protein kinase domain / Serine/Threonine protein kinases, catalytic domain / Protein kinase, ATP binding site / Protein kinases ATP-binding region signature. / Immunoglobulin-like fold / Protein kinase domain profile. / Protein kinase domain / Protein kinase-like domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
alpha-maltose / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADENOSINE MONOPHOSPHATE / ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / Maltodextrin-binding protein / 5'-AMP-activated protein kinase subunit beta-2 / 5'-AMP-activated protein kinase subunit gamma-1 / 5'-AMP-activated protein kinase catalytic subunit alpha-1
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
Escherichia coli K-12 (大腸菌)
synthetic construct (人工物)
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: 3.92 Å
データ登録者Yan, Y. / Murkherjee, S. / Zhou, X.E. / Xu, T.H. / Xu, H.E. / Kossiakoff, A.A. / Melcher, K.
資金援助 米国, 2件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM117372 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM129436 米国
引用ジャーナル: Science / 年: 2021
タイトル: Structure of an AMPK complex in an inactive, ATP-bound state.
著者: Yan Yan / Somnath Mukherjee / Kaleeckal G Harikumar / Timothy S Strutzenberg / X Edward Zhou / Kelly Suino-Powell / Ting-Hai Xu / Ryan D Sheldon / Jared Lamp / Joseph S Brunzelle / Katarzyna ...著者: Yan Yan / Somnath Mukherjee / Kaleeckal G Harikumar / Timothy S Strutzenberg / X Edward Zhou / Kelly Suino-Powell / Ting-Hai Xu / Ryan D Sheldon / Jared Lamp / Joseph S Brunzelle / Katarzyna Radziwon / Abigail Ellis / Scott J Novick / Irving E Vega / Russell G Jones / Laurence J Miller / H Eric Xu / Patrick R Griffin / Anthony A Kossiakoff / Karsten Melcher /
要旨: Adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK) regulates metabolism in response to the cellular energy states. Under energy stress, AMP stabilizes the active AMPK conformation, in ...Adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK) regulates metabolism in response to the cellular energy states. Under energy stress, AMP stabilizes the active AMPK conformation, in which the kinase activation loop (AL) is protected from protein phosphatases, thus keeping the AL in its active, phosphorylated state. At low AMP:ATP (adenosine triphosphate) ratios, ATP inhibits AMPK by increasing AL dynamics and accessibility. We developed conformation-specific antibodies to trap ATP-bound AMPK in a fully inactive, dynamic state and determined its structure at 3.5-angstrom resolution using cryo-electron microscopy. A 180° rotation and 100-angstrom displacement of the kinase domain fully exposes the AL. On the basis of the structure and supporting biophysical data, we propose a multistep mechanism explaining how adenine nucleotides and pharmacological agonists modulate AMPK activity by altering AL phosphorylation and accessibility.
履歴
登録2020年7月20日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02021年7月21日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12021年12月15日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author / database_2
Item: _citation.country / _citation.journal_abbrev ..._citation.country / _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_ASTM / _citation.journal_id_CSD / _citation.journal_id_ISSN / _citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation.year / _citation_author.identifier_ORCID / _citation_author.name / _database_2.pdbx_DOI / _database_2.pdbx_database_accession

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構造の表示

ムービー
  • 登録構造単位
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
  • EMマップとの重ね合わせ
  • マップデータ: EMDB-22337
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
ムービービューア
構造ビューア分子:
MolmilJmol/JSmol

ダウンロードとリンク

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集合体

登録構造単位
A: 5'-AMP-activated protein kinase catalytic subunit alpha-1
B: 5'-AMP-activated protein kinase subunit beta-2
G: 5'-AMP-activated protein kinase subunit gamma-1
M: Maltodextrin-binding protein
L: Fab light chain
H: Fab heavy chain
N: Nanobody
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)221,78411
ポリマ－220,1607
非ポリマー1,6244
水00
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: gel filtration, Fab and nanobody were prepared individually. Purified AMPK was incubated with Fab and nanobody.
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area22440 Å2
ΔGint-104 kcal/mol
Surface area76350 Å2

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要素

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タンパク質 , 2種, 2分子 AM

#1: タンパク質 5'-AMP-activated protein kinase catalytic subunit alpha-1 / AMPK subunit alpha-1 / Acetyl-CoA carboxylase kinase / ACACA kinase / Hydroxymethylglutaryl-CoA ...AMPK subunit alpha-1 / Acetyl-CoA carboxylase kinase / ACACA kinase / Hydroxymethylglutaryl-CoA reductase kinase / HMGCR kinase / Tau-protein kinase PRKAA1


分子量: 56004.395 Da / 分子数: 1 / 断片: UNP residues 22-480,535-559 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: PRKAA1, AMPK1 / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌)
参照: UniProt: Q13131, non-specific serine/threonine protein kinase, [acetyl-CoA carboxylase] kinase, [hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (NADPH)] kinase, tau-protein kinase
#4: タンパク質 Maltodextrin-binding protein


分子量: 40827.125 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 遺伝子: malE / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: C3SHQ8

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5'-AMP-activated protein kinase subunit ... , 2種, 2分子 BG

#2: タンパク質 5'-AMP-activated protein kinase subunit beta-2 / AMPK subunit beta-2


分子量: 22384.650 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: PRKAB2 / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: O43741
#3: タンパク質 5'-AMP-activated protein kinase subunit gamma-1 / AMPKg


分子量: 34833.359 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: PRKAG1 / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: P54619

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抗体 , 3種, 3分子 LHN

#5: 抗体 Fab light chain


分子量: 23212.715 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) synthetic construct (人工物) / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌)
#6: 抗体 Fab heavy chain


分子量: 25483.488 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) synthetic construct (人工物) / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌)
#7: 抗体 Nanobody


分子量: 17414.383 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) synthetic construct (人工物) / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌)

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糖 , 1種, 1分子

#8: 多糖 alpha-D-glucopyranose-(1-4)-alpha-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharide, Oligosaccharide / クラス: 栄養素 / 分子量: 342.297 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 詳細: oligosaccharide / 参照: alpha-maltose
記述子タイププログラム
DGlcpa1-4DGlcpa1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/1,2,1/[a2122h-1a_1-5]/1-1/a4-b1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][a-D-Glcp]{[(4+1)][a-D-Glcp]{}}LINUCSPDB-CARE

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非ポリマー , 3種, 3分子

#9: 化合物 ChemComp-ATP / ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / ATP


分子量: 507.181 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H16N5O13P3 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: ATP, エネルギー貯蔵分子*YM
#10: 化合物 ChemComp-ADP / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP


分子量: 427.201 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H15N5O10P2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: ADP, エネルギー貯蔵分子*YM
#11: 化合物 ChemComp-AMP / ADENOSINE MONOPHOSPHATE / AMP


分子量: 347.221 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H14N5O7P / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: AMP*YM

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詳細

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

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実験

実験手法: 電子顕微鏡法
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

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試料調製

構成要素
ID名称タイプEntity IDParent-ID由来
1AMPK complex with Fab and nanobodyCOMPLEX#1-#70MULTIPLE SOURCES
2AMPKCOMPLEX#1-#41RECOMBINANT
3Fab, nanobodyCOMPLEX#5-#71RECOMBINANT
分子量値: 0.22 MDa / 実験値: NO
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
12Homo sapiens (ヒト)9606
23synthetic construct (人工物)32630
由来(組換発現)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
12Escherichia coli K-12 (大腸菌)83333
23Escherichia coli K-12 (大腸菌)83333
緩衝液pH: 8
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
試料支持詳細: unspecified
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 281 K

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company
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 / Cs: 2.7 mm
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
撮影平均露光時間: 0.2 sec. / 電子線照射量: 88 e/Å2 / 検出モード: SUPER-RESOLUTION
フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
実像数: 7659

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解析

ソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.13_2998: / 分類: 精密化
EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ
4CTFFIND4.1.10CTF補正
7UCSF Chimeraモデルフィッティング
9PHENIXモデル精密化
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: 1501939
3次元再構成解像度: 3.92 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 360824 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築
IDPDB-ID 3D fitting-ID
14RER

4rer

1
26CMO

6cmo

1
36H16

6h16

1

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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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