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-基本情報
登録情報 | データベース: PDB / ID: 7p7j | ||||||
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タイトル | Complex I from E. coli, DDM/LMNG-purified, with DQ, Open state | ||||||
要素 |
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キーワード | PROTON TRANSPORT / Complex I / NADH / Quinone | ||||||
機能・相同性 | 機能・相同性情報 : / NADH dehydrogenase complex / トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う / NADH:ubiquinone reductase (non-electrogenic) activity / oxidoreductase complex / molybdopterin cofactor binding / oxidoreductase activity, acting on NAD(P)H, quinone or similar compound as acceptor / ubiquinone binding / NADH dehydrogenase activity / electron transport coupled proton transport ...: / NADH dehydrogenase complex / トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う / NADH:ubiquinone reductase (non-electrogenic) activity / oxidoreductase complex / molybdopterin cofactor binding / oxidoreductase activity, acting on NAD(P)H, quinone or similar compound as acceptor / ubiquinone binding / NADH dehydrogenase activity / electron transport coupled proton transport / respiratory chain complex I / NADH dehydrogenase (ubiquinone) activity / ATP synthesis coupled electron transport / quinone binding / aerobic respiration / 2 iron, 2 sulfur cluster binding / NAD binding / FMN binding / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / iron ion binding / membrane / metal ion binding / plasma membrane 類似検索 - 分子機能 | ||||||
生物種 | Escherichia coli BL21 (大腸菌) | ||||||
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: 2.7 Å | ||||||
データ登録者 | Kravchuk, V. / Kampjut, D. / Sazanov, L. | ||||||
資金援助 | オーストリア, 1件
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引用 | ジャーナル: Nature / 年: 2022 タイトル: A universal coupling mechanism of respiratory complex I. 著者: Vladyslav Kravchuk / Olga Petrova / Domen Kampjut / Anna Wojciechowska-Bason / Zara Breese / Leonid Sazanov / 要旨: Complex I is the first enzyme in the respiratory chain, which is responsible for energy production in mitochondria and bacteria. Complex I couples the transfer of two electrons from NADH to quinone ...Complex I is the first enzyme in the respiratory chain, which is responsible for energy production in mitochondria and bacteria. Complex I couples the transfer of two electrons from NADH to quinone and the translocation of four protons across the membrane, but the coupling mechanism remains contentious. Here we present cryo-electron microscopy structures of Escherichia coli complex I (EcCI) in different redox states, including catalytic turnover. EcCI exists mostly in the open state, in which the quinone cavity is exposed to the cytosol, allowing access for water molecules, which enable quinone movements. Unlike the mammalian paralogues, EcCI can convert to the closed state only during turnover, showing that closed and open states are genuine turnover intermediates. The open-to-closed transition results in the tightly engulfed quinone cavity being connected to the central axis of the membrane arm, a source of substrate protons. Consistently, the proportion of the closed state increases with increasing pH. We propose a detailed but straightforward and robust mechanism comprising a 'domino effect' series of proton transfers and electrostatic interactions: the forward wave ('dominoes stacking') primes the pump, and the reverse wave ('dominoes falling') results in the ejection of all pumped protons from the distal subunit NuoL. This mechanism explains why protons exit exclusively from the NuoL subunit and is supported by our mutagenesis data. We contend that this is a universal coupling mechanism of complex I and related enzymes. | ||||||
履歴 |
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-構造の表示
構造ビューア | 分子: MolmilJmol/JSmol |
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-ダウンロードとリンク
-ダウンロード
PDBx/mmCIF形式 | 7p7j.cif.gz | 948.6 KB | 表示 | PDBx/mmCIF形式 |
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PDB形式 | pdb7p7j.ent.gz | 760.9 KB | 表示 | PDB形式 |
PDBx/mmJSON形式 | 7p7j.json.gz | ツリー表示 | PDBx/mmJSON形式 | |
その他 | その他のダウンロード |
-検証レポート
文書・要旨 | 7p7j_validation.pdf.gz | 1.4 MB | 表示 | wwPDB検証レポート |
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文書・詳細版 | 7p7j_full_validation.pdf.gz | 1.5 MB | 表示 | |
XML形式データ | 7p7j_validation.xml.gz | 118.1 KB | 表示 | |
CIF形式データ | 7p7j_validation.cif.gz | 188.4 KB | 表示 | |
アーカイブディレクトリ | https://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/p7/7p7j ftp://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/p7/7p7j | HTTPS FTP |
-関連構造データ
関連構造データ | 13237MC 7p61C 7p62C 7p63C 7p64C 7p69C 7p7cC 7p7eC 7p7kC 7p7lC 7p7mC 7z7rC 7z7sC 7z7tC 7z7vC 7z80C 7z83C 7z84C 7zc5C 7zciC 7zd6C 7zdhC 7zdjC 7zdmC 7zdpC 7zebC 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 | 類似検索 - 機能・相同性F&H 検索 |
-リンク
-集合体
登録構造単位 |
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1 |
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-要素
-NADH-quinone oxidoreductase subunit ... , 9種, 9分子 FCBIHANKJ
#1: タンパク質 | 分子量: 48505.336 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: DE3 参照: UniProt: A0A140N9Z7, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
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#4: タンパク質 | 分子量: 68810.500 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: A0A140N745, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
#5: タンパク質 | 分子量: 25081.809 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: A0A140N560, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
#6: タンパク質 | 分子量: 20562.771 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: DE3 参照: UniProt: A0A140N885, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
#7: タンパク質 | 分子量: 36240.922 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: A0A140N5X6, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
#8: タンパク質 | 分子量: 16474.283 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: A0A140N7N4, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
#11: タンパク質 | 分子量: 52072.672 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: A0A140N755, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
#12: タンパク質 | 分子量: 10852.961 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: C5W716, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
#13: タンパク質 | 分子量: 19889.551 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: A0A140N7W8, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
-NADH dehydrogenase I subunit ... , 2種, 2分子 EM
#2: タンパク質 | 分子量: 17389.770 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 / 参照: UniProt: A0A140N9K4 |
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#10: タンパク質 | 分子量: 56002.473 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 / 参照: UniProt: A0A140N571 |
-タンパク質 , 2種, 2分子 GL
#3: タンパク質 | 分子量: 99961.672 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 参照: UniProt: A0A140N9P3, トランスロカーゼ; ヒドロンの輸送の触媒; 酸化還元酵素反応を伴う |
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#9: タンパク質 | 分子量: 66513.633 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 株: B / BL21-DE3 / 参照: UniProt: A0A140N7P6 |
-非ポリマー , 7種, 28分子
#14: 化合物 | ChemComp-SF4 / #15: 化合物 | ChemComp-FMN / | #16: 化合物 | #17: 化合物 | ChemComp-CA / | #18: 化合物 | ChemComp-DCQ / | #19: 化合物 | ChemComp-3PE / #20: 化合物 | ChemComp-LFA / |
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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
-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: Complex I / タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#13 / 由来: NATURAL | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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分子量 | 実験値: NO | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
由来(天然) | 生物種: Escherichia coli (大腸菌) / 株: BL21-DE3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
緩衝液 | pH: 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
緩衝液成分 |
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試料 | 濃度: 0.16 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
試料支持 | グリッドのタイプ: Quantifoil R0.6/1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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: 288 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): 81000 X / 最大 デフォーカス(公称値): 2000 nm / 最小 デフォーカス(公称値): 1000 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 100 µm / アライメント法: COMA FREE |
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 | 電子線照射量: 78 e/Å2 / 検出モード: INTEGRATING / 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: 3150 |
画像スキャン | サンプリングサイズ: 5 µm / 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: dev_4092: / 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: 852299 | |||||||||||||||||||||||||||
対称性 | 点対称性: C1 (非対称) | |||||||||||||||||||||||||||
3次元再構成 | 解像度: 2.7 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 56249 / クラス平均像の数: 1 / 対称性のタイプ: POINT | |||||||||||||||||||||||||||
原子モデル構築 | プロトコル: FLEXIBLE FIT / 空間: REAL / Target criteria: ML | |||||||||||||||||||||||||||
原子モデル構築 |
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精密化 | 交差検証法: NONE 立体化学のターゲット値: GeoStd + Monomer Library + CDL v1.2 | |||||||||||||||||||||||||||
原子変位パラメータ | Biso mean: 63.57 Å2 | |||||||||||||||||||||||||||
拘束条件 |
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