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- PDB-7piu: Cryo-EM structure of the agonist setmelanotide bound to the activ... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7piu
タイトルCryo-EM structure of the agonist setmelanotide bound to the active melanocortin-4 receptor (MC4R) in complex with the heterotrimeric Gs protein at 2.6 A resolution.
要素
  • (Guanine nucleotide-binding protein ...) x 2
  • Camelid antibody fragment - nanobody 35
  • Isoform Gnas-2 of Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
  • Melanocortin receptor 4
  • Setmelanotide (other names RM-493; BIM-22493; IRC-022493; Imcivree)
キーワードSIGNALING PROTEIN / GPCR / MELANOCORTIN-4 RECEPTOR / MELANOCORTIN RECEPTORS / SETMELANOTIDE / NDP-ALPHA-MSH / ALPHA-MSH / ANTAGONISM / AGONISM / APPETITE REGULATION / ANTI-OBESITY TREATMENT
機能・相同性
機能・相同性情報


regulation of eating behavior / melanocyte-stimulating hormone receptor activity / response to melanocyte-stimulating hormone / melanocortin receptor activity / regulation of grooming behavior / energy reserve metabolic process / G-protein activation / Activation of the phototransduction cascade / Glucagon-type ligand receptors / Thromboxane signalling through TP receptor ...regulation of eating behavior / melanocyte-stimulating hormone receptor activity / response to melanocyte-stimulating hormone / melanocortin receptor activity / regulation of grooming behavior / energy reserve metabolic process / G-protein activation / Activation of the phototransduction cascade / Glucagon-type ligand receptors / Thromboxane signalling through TP receptor / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / G beta:gamma signalling through PI3Kgamma / G beta:gamma signalling through CDC42 / Cooperation of PDCL (PhLP1) and TRiC/CCT in G-protein beta folding / Activation of G protein gated Potassium channels / Inhibition of voltage gated Ca2+ channels via Gbeta/gamma subunits / Ca2+ pathway / G alpha (z) signalling events / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / regulation of metabolic process / feeding behavior / neuropeptide binding / Adrenaline,noradrenaline inhibits insulin secretion / ADP signalling through P2Y purinoceptor 12 / G alpha (q) signalling events / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / Activation of G protein gated Potassium channels / G-protein activation / G beta:gamma signalling through PI3Kgamma / Prostacyclin signalling through prostacyclin receptor / G beta:gamma signalling through PLC beta / ADP signalling through P2Y purinoceptor 1 / Thromboxane signalling through TP receptor / Presynaptic function of Kainate receptors / G beta:gamma signalling through CDC42 / Inhibition of voltage gated Ca2+ channels via Gbeta/gamma subunits / Glucagon-type ligand receptors / G alpha (i) signalling events / insulin secretion / G alpha (12/13) signalling events / G beta:gamma signalling through BTK / ADP signalling through P2Y purinoceptor 12 / Adrenaline,noradrenaline inhibits insulin secretion / alkylglycerophosphoethanolamine phosphodiesterase activity / Cooperation of PDCL (PhLP1) and TRiC/CCT in G-protein beta folding / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / Ca2+ pathway / Extra-nuclear estrogen signaling / G alpha (z) signalling events / G alpha (s) signalling events / G alpha (q) signalling events / photoreceptor outer segment membrane / G alpha (i) signalling events / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / spectrin binding / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / negative regulation of feeding behavior / diet induced thermogenesis / PKA activation in glucagon signalling / peptide hormone binding / hair follicle placode formation / developmental growth / photoreceptor outer segment / D1 dopamine receptor binding / intracellular transport / positive regulation of bone resorption / renal water homeostasis / Hedgehog 'off' state / Transcriptional and post-translational regulation of MITF-M expression and activity / adenylate cyclase-activating adrenergic receptor signaling pathway / activation of adenylate cyclase activity / cardiac muscle cell apoptotic process / cellular response to glucagon stimulus / adenylate cyclase activator activity / regulation of insulin secretion / photoreceptor inner segment / Peptide ligand-binding receptors / trans-Golgi network membrane / negative regulation of inflammatory response to antigenic stimulus / response to insulin / bone development / G-protein beta/gamma-subunit complex binding / adenylate cyclase-modulating G protein-coupled receptor signaling pathway / adenylate cyclase-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / G protein activity / platelet aggregation / Prostacyclin signalling through prostacyclin receptor / Glucagon signaling in metabolic regulation / cognition / Glucagon-type ligand receptors / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / G alpha (z) signalling events / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / ADORA2B mediated anti-inflammatory cytokines production / cellular response to catecholamine stimulus / sensory perception of taste / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / GPER1 signaling / cellular response to prostaglandin E stimulus
類似検索 - 分子機能
Melanocortin 4 receptor / Melanocortin receptor 3-5 / Melanocortin/ACTH receptor / G-protein alpha subunit, group S / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G protein alpha subunit ...Melanocortin 4 receptor / Melanocortin receptor 3-5 / Melanocortin/ACTH receptor / G-protein alpha subunit, group S / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / G-protein gamma-like domain / G-protein gamma-like domain superfamily / GGL domain / G protein gamma subunit-like motifs / GGL domain / Guanine nucleotide-binding protein, beta subunit / G-protein, beta subunit / G-protein coupled receptors family 1 signature. / G protein-coupled receptor, rhodopsin-like / GPCR, rhodopsin-like, 7TM / G-protein coupled receptors family 1 profile. / 7 transmembrane receptor (rhodopsin family) / G-protein beta WD-40 repeat / WD40 repeat, conserved site / Trp-Asp (WD) repeats signature. / Trp-Asp (WD) repeats profile. / Trp-Asp (WD) repeats circular profile. / WD domain, G-beta repeat / WD40 repeats / WD40 repeat / WD40-repeat-containing domain superfamily / WD40/YVTN repeat-like-containing domain superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
Melanocortin receptor 4 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1 / Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
Rattus norvegicus (ドブネズミ)
Bos taurus (ウシ)
Lama glama (ラマ)
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: 2.58 Å
データ登録者Heyder, N.A. / Schmidt, A. / Kleinau, G. / Hilal, T. / Scheerer, P.
資金援助 ドイツ, 3件
組織認可番号国
German Research Foundation (DFG)CRC1423, project number 421152132, subprojects A01, A05, Z03, B02, C01, Z04 ドイツ
German Research Foundation (DFG)CRC1365, project number 394046635, subproject A03 ドイツ
German Research Foundation (DFG)Excellence Strategies - EXC2008/1 (UniSysCat) - 390540038 ドイツ
引用ジャーナル: Cell Res / 年: 2021
タイトル: Structures of active melanocortin-4 receptor-Gs-protein complexes with NDP-α-MSH and setmelanotide.
著者: Nicolas A Heyder / Gunnar Kleinau / David Speck / Andrea Schmidt / Sarah Paisdzior / Michal Szczepek / Brian Bauer / Anja Koch / Monique Gallandi / Dennis Kwiatkowski / Jörg Bürger / ...著者: Nicolas A Heyder / Gunnar Kleinau / David Speck / Andrea Schmidt / Sarah Paisdzior / Michal Szczepek / Brian Bauer / Anja Koch / Monique Gallandi / Dennis Kwiatkowski / Jörg Bürger / Thorsten Mielke / Annette G Beck-Sickinger / Peter W Hildebrand / Christian M T Spahn / Daniel Hilger / Magdalena Schacherl / Heike Biebermann / Tarek Hilal / Peter Kühnen / Brian K Kobilka / Patrick Scheerer /
要旨: The melanocortin-4 receptor (MC4R), a hypothalamic master regulator of energy homeostasis and appetite, is a class A G-protein-coupled receptor and a prime target for the pharmacological treatment of ...The melanocortin-4 receptor (MC4R), a hypothalamic master regulator of energy homeostasis and appetite, is a class A G-protein-coupled receptor and a prime target for the pharmacological treatment of obesity. Here, we present cryo-electron microscopy structures of MC4R-Gs-protein complexes with two drugs recently approved by the FDA, the peptide agonists NDP-α-MSH and setmelanotide, with 2.9 Å and 2.6 Å resolution. Together with signaling data from structure-derived MC4R mutants, the complex structures reveal the agonist-induced origin of transmembrane helix (TM) 6-regulated receptor activation. The ligand-binding modes of NDP-α-MSH, a high-affinity linear variant of the endogenous agonist α-MSH, and setmelanotide, a cyclic anti-obesity drug with biased signaling toward Gq/11, underline the key role of TM3 in ligand-specific interactions and of calcium ion as a ligand-adaptable cofactor. The agonist-specific TM3 interplay subsequently impacts receptor-Gs-protein interfaces at intracellular loop 2, which also regulates the G-protein coupling profile of this promiscuous receptor. Finally, our structures reveal mechanistic details of MC4R activation/inhibition, and provide important insights into the regulation of the receptor signaling profile which will facilitate the development of tailored anti-obesity drugs.
履歴
登録2021年8月23日登録サイト: PDBE / 処理サイト: PDBE
改定 1.02021年11月17日Provider: repository / タイプ: Initial release

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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-13453
  • 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
R: Melanocortin receptor 4
P: Setmelanotide (other names RM-493; BIM-22493; IRC-022493; Imcivree)
A: Isoform Gnas-2 of Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
B: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
G: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
N: Camelid antibody fragment - nanobody 35
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)144,4507
ポリマ－144,4106
非ポリマー401
水1,58588
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者・ソフトウェアが定義した集合体
  • 根拠: gel filtration
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area14740 Å2
ΔGint-89 kcal/mol
Surface area41170 Å2
手法PISA

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要素

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タンパク質 , 2種, 2分子 RA

#1: タンパク質 Melanocortin receptor 4 / MC4-R


分子量: 38698.520 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: MC4R / プラスミド: pOET3
発現宿主: Spodoptera aff. frugiperda 1 BOLD-2017 (蝶・蛾)
参照: UniProt: P32245
#3: タンパク質 Isoform Gnas-2 of Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short / Adenylate cyclase-stimulating G alpha protein


分子量: 44326.160 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: GNAS, GNAS1, GSP / Variant: 2 / プラスミド: pFastbac / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: P63092

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Guanine nucleotide-binding protein ... , 2種, 2分子 BG

#4: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1 / Transducin beta chain 1


分子量: 37728.152 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Rattus norvegicus (ドブネズミ) / 遺伝子: Gnb1 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: P54311
#5: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / G gamma-I


分子量: 7861.143 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Bos taurus (ウシ) / 遺伝子: GNG2 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: P63212

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タンパク質・ペプチド / 抗体 , 2種, 2分子 PN

#2: タンパク質・ペプチド Setmelanotide (other names RM-493; BIM-22493; IRC-022493; Imcivree)


分子量: 1081.297 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物)
#6: 抗体 Camelid antibody fragment - nanobody 35


分子量: 14714.320 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Lama glama (ラマ) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 株 (発現宿主): WK6

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非ポリマー , 2種, 89分子

#7: 化合物 ChemComp-CA / CALCIUM ION / カルシウムジカチオン


分子量: 40.078 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: Ca / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#8: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 88 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O

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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

構成要素名称: Ternary complex of setmelanotide-activated melanocortin 4 receptor with heterotrimeric Gs, further stabilized by addition of nanobody 35
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#6 / 由来: MULTIPLE SOURCES
分子量値: 144.1 kDa/nm / 実験値: YES
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
11Homo sapiens (ヒト)9606
21Rattus norvegicus (ドブネズミ)10116
31Bos taurus (ウシ)9913
41Lama glama (ラマ)9844
緩衝液pH: 7.5
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
120 mMHEPESC8H18N2O4S1
2150 mMSodium chlorideNaCl1
30.001 mMSetmelanotideC49H68N18O9S21
40.025 mMtris(2-carboxyethyl)phosphineC9H15O6P1
50.00075 %2,2-didecylpropane-1,3-bis-beta-D-maltopyranosideC47H88O221
60.00025 %GDN101C56H92O251
71 mMCalcium chlorideCaCl21
試料濃度: 5 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: GOLD / グリッドのタイプ: UltrAuFoil R1.2/1.3
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: 283.15 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 / 倍率（公称値）: 96000 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）: 800 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 50 µm / アライメント法: ZEMLIN TABLEAU
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: 40.78 sec. / 電子線照射量: 40 e/Å2 / 検出モード: COUNTING
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON III (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 7583

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解析

EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ詳細
1cryoSPARC2.15粒子像選択
2EPU2.8画像取得
4cryoSPARC2.15CTF補正PATCH CTF
7cryoSPARCモデルフィッティング
9cryoSPARC2.15初期オイラー角割当
10cryoSPARC2.15最終オイラー角割当
11cryoSPARC2.15分類
12cryoSPARC2.15３次元再構成
19Cootモデル精密化
20CCP4 packageモデル精密化
21PHENIX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: 4330500
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 2.58 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 370621 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: RIGID BODY FIT / 空間: REAL
原子モデル構築PDB-ID: 7PIV

7piv

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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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