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-基本情報
登録情報 | データベース: PDB / ID: 7shs | ||||||
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タイトル | Apo-ChRmine in MSP1E3D1 lipid nanodisc | ||||||
要素 | ChRmine | ||||||
キーワード | MEMBRANE PROTEIN / Channelrhodopsin / ion channel | ||||||
生物種 | Rhodomonas lens (真核生物) | ||||||
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: 4.1 Å | ||||||
データ登録者 | Tucker, K. / Brohawn, S. | ||||||
資金援助 | 米国, 1件
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引用 | ジャーナル: Nat Commun / 年: 2022 タイトル: Cryo-EM structures of the channelrhodopsin ChRmine in lipid nanodiscs. 著者: Kyle Tucker / Savitha Sridharan / Hillel Adesnik / Stephen G Brohawn / 要旨: Microbial channelrhodopsins are light-gated ion channels widely used for optogenetic manipulation of neuronal activity. ChRmine is a bacteriorhodopsin-like cation channelrhodopsin (BCCR) more closely ...Microbial channelrhodopsins are light-gated ion channels widely used for optogenetic manipulation of neuronal activity. ChRmine is a bacteriorhodopsin-like cation channelrhodopsin (BCCR) more closely related to ion pump rhodopsins than other channelrhodopsins. ChRmine displays unique properties favorable for optogenetics including high light sensitivity, a broad, red-shifted activation spectrum, cation selectivity, and large photocurrents, while its slow closing kinetics impedes some applications. The structural basis for ChRmine function, or that of any other BCCR, is unknown. Here, we present cryo-EM structures of ChRmine in lipid nanodiscs in apo (opsin) and retinal-bound (rhodopsin) forms. The structures reveal an unprecedented trimeric architecture with a lipid filled central pore. Large electronegative cavities on either side of the membrane facilitate high conductance and selectivity for cations over protons. The retinal binding pocket structure suggests channel properties could be tuned with mutations and we identify ChRmine variants with ten-fold decreased and two-fold increased closing rates. A T119A mutant shows favorable properties relative to wild-type and previously reported ChRmine variants for optogenetics. These results provide insight into structural features that generate an ultra-potent microbial opsin and provide a platform for rational engineering of channelrhodopsins with improved properties that could expand the scale, depth, and precision of optogenetic experiments. | ||||||
履歴 |
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-構造の表示
ムービー |
ムービービューア |
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構造ビューア | 分子: MolmilJmol/JSmol |
-ダウンロードとリンク
-ダウンロード
PDBx/mmCIF形式 | 7shs.cif.gz | 159.9 KB | 表示 | PDBx/mmCIF形式 |
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PDB形式 | pdb7shs.ent.gz | 123.7 KB | 表示 | PDB形式 |
PDBx/mmJSON形式 | 7shs.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 | 7shs_validation.pdf.gz | 915.9 KB | 表示 | wwPDB検証レポート |
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文書・詳細版 | 7shs_full_validation.pdf.gz | 920.6 KB | 表示 | |
XML形式データ | 7shs_validation.xml.gz | 28 KB | 表示 | |
CIF形式データ | 7shs_validation.cif.gz | 38.4 KB | 表示 | |
アーカイブディレクトリ | https://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/sh/7shs ftp://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/sh/7shs | HTTPS FTP |
-関連構造データ
-リンク
-集合体
登録構造単位 |
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1 |
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非結晶学的対称性 (NCS) | NCSドメイン:
NCSドメイン領域:
NCS oper:
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-要素
#1: タンパク質 | 分子量: 36471.758 Da / 分子数: 3 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Rhodomonas lens (真核生物) 発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ) |
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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: ChRmine trimer / タイプ: COMPLEX / Entity ID: all / 由来: RECOMBINANT | |||||||||||||||
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分子量 | 値: 0.11 MDa / 実験値: NO | |||||||||||||||
由来(天然) | 生物種: Tiarina fusa (真核生物) | |||||||||||||||
由来(組換発現) | 生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ) | |||||||||||||||
緩衝液 | pH: 7.5 | |||||||||||||||
緩衝液成分 |
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試料 | 濃度: 14.4 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 / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil 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: 277 K |
-電子顕微鏡撮影
顕微鏡 | モデル: TFS TALOS |
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電子銃 | 電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 200 kV / 照射モード: FLOOD BEAM |
電子レンズ | モード: BRIGHT FIELD |
撮影 | 電子線照射量: 50 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) |
-解析
ソフトウェア |
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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: 7054805 | ||||||||||||||||||||||||
3次元再構成 | 解像度: 4.1 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 41053 / 対称性のタイプ: POINT | ||||||||||||||||||||||||
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: 149.44 Å2 | ||||||||||||||||||||||||
拘束条件 |
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Refine LS restraints NCS |
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