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- PDB-7zsd: cryo-EM structure of omicron spike in complex with de novo design... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7zsd
タイトルcryo-EM structure of omicron spike in complex with de novo designed binder, local
要素
  • Spike glycoprotein
  • de novo designed binder
キーワードANTIVIRAL PROTEIN / SARS-COV2 / de novo / design binder / spike / RBD / receptor binding domain
機能・相同性
機能・相同性情報


positive regulation of intralumenal vesicle formation / cytoplasmic side of apical plasma membrane / Sealing of the nuclear envelope (NE) by ESCRT-III / imaginal disc-derived wing vein morphogenesis / sensory organ precursor cell division / wing disc morphogenesis / compound eye development / female germ-line stem cell asymmetric division / phosphatidylinositol phosphate binding / sensory organ development ...positive regulation of intralumenal vesicle formation / cytoplasmic side of apical plasma membrane / Sealing of the nuclear envelope (NE) by ESCRT-III / imaginal disc-derived wing vein morphogenesis / sensory organ precursor cell division / wing disc morphogenesis / compound eye development / female germ-line stem cell asymmetric division / phosphatidylinositol phosphate binding / sensory organ development / endosome transport via multivesicular body sorting pathway / apicolateral plasma membrane / endosomal transport / negative regulation of Notch signaling pathway / mitotic cytokinesis / Notch signaling pathway / intracellular protein transport / DNA-binding transcription repressor activity, RNA polymerase II-specific / cell cortex / Maturation of spike protein / viral translation / Translation of Structural Proteins / Virion Assembly and Release / host cell surface / host extracellular space / suppression by virus of host tetherin activity / Induction of Cell-Cell Fusion / structural constituent of virion / entry receptor-mediated virion attachment to host cell / host cell endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment membrane / receptor-mediated endocytosis of virus by host cell / membrane fusion / Attachment and Entry / positive regulation of viral entry into host cell / receptor-mediated virion attachment to host cell / receptor ligand activity / endosome membrane / DNA-binding transcription factor activity, RNA polymerase II-specific / host cell surface receptor binding / RNA polymerase II cis-regulatory region sequence-specific DNA binding / fusion of virus membrane with host plasma membrane / fusion of virus membrane with host endosome membrane / viral envelope / virion attachment to host cell / regulation of transcription by RNA polymerase II / SARS-CoV-2 activates/modulates innate and adaptive immune responses / host cell plasma membrane / virion membrane / identical protein binding / membrane / nucleus / plasma membrane / cytoplasm / cytosol
類似検索 - 分子機能
Domain of unknown function DM14 / Freud, C2 domain / Coiled-coil and C2 domain-containing protein 1 / Coiled-coil and C2 domain-containing protein 1, DM14 domain / Repeats in fly CG4713, worm Y37H9A.3 and human FLJ20241. / C2 domain / Protein kinase C conserved region 2 (CalB) / C2 domain / C2 domain profile. / C2 domain superfamily ...Domain of unknown function DM14 / Freud, C2 domain / Coiled-coil and C2 domain-containing protein 1 / Coiled-coil and C2 domain-containing protein 1, DM14 domain / Repeats in fly CG4713, worm Y37H9A.3 and human FLJ20241. / C2 domain / Protein kinase C conserved region 2 (CalB) / C2 domain / C2 domain profile. / C2 domain superfamily / Spike (S) protein S1 subunit, receptor-binding domain, SARS-CoV-2 / Spike (S) protein S1 subunit, N-terminal domain, SARS-CoV-like / Betacoronavirus spike (S) glycoprotein S1 subunit N-terminal (NTD) domain profile. / Spike glycoprotein, N-terminal domain superfamily / Betacoronavirus spike (S) glycoprotein S1 subunit C-terminal (CTD) domain profile. / Spike glycoprotein, betacoronavirus / Spike (S) protein S1 subunit, receptor-binding domain, betacoronavirus / Spike S1 subunit, receptor binding domain superfamily, betacoronavirus / Betacoronavirus spike glycoprotein S1, receptor binding / Spike glycoprotein S1, N-terminal domain, betacoronavirus-like / Betacoronavirus-like spike glycoprotein S1, N-terminal / Spike glycoprotein S2, coronavirus, heptad repeat 1 / Spike glycoprotein S2, coronavirus, heptad repeat 2 / Coronavirus spike (S) glycoprotein S2 subunit heptad repeat 2 (HR2) region profile. / Coronavirus spike (S) glycoprotein S2 subunit heptad repeat 1 (HR1) region profile. / Spike glycoprotein S2 superfamily, coronavirus / Spike glycoprotein S2, coronavirus / Coronavirus spike glycoprotein S2 / Coronavirus spike glycoprotein S1, C-terminal / Coronavirus spike glycoprotein S1, C-terminal
類似検索 - ドメイン・相同性
Spike glycoprotein / Coiled-coil and C2 domain-containing protein 1-like
類似検索 - 構成要素
生物種Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (ウイルス)
Drosophila melanogaster (キイロショウジョウバエ)
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: 3.29 Å
データ登録者Pablo, G. / Sarah, W. / Alexandra, V.H. / Anthony, M. / Andreas, S. / Zander, H. / Dongchun, N. / Shuguang, T. / Freyr, S. / Casper, G. ...Pablo, G. / Sarah, W. / Alexandra, V.H. / Anthony, M. / Andreas, S. / Zander, H. / Dongchun, N. / Shuguang, T. / Freyr, S. / Casper, G. / Priscilla, T. / Alexandra, T. / Stephane, R. / Sandrine, G. / Jane, M. / Aaron, P. / Zepeng, X. / Yan, C. / Pu, H. / George, G. / Elisa, O. / Beat, F. / Didier, T. / Henning, S. / Michael, B. / Bruno, E.C.
資金援助European Union, スイス, 5件
組織認可番号国
European Research Council (ERC)European Research Council (starting grant no. 716058)European Union
Swiss National Science FoundationNCCR transcure 185544 スイス
Swiss National Science Foundation310030_188744 スイス
Swiss National Science FoundationNCCR Molecular Systems Engineering スイス
Swiss National Science FoundationNCCR Chemical Biology スイス
引用ジャーナル: Nature / 年: 2023
タイトル: De novo design of protein interactions with learned surface fingerprints.
著者: Pablo Gainza / Sarah Wehrle / Alexandra Van Hall-Beauvais / Anthony Marchand / Andreas Scheck / Zander Harteveld / Stephen Buckley / Dongchun Ni / Shuguang Tan / Freyr Sverrisson / Casper ...著者: Pablo Gainza / Sarah Wehrle / Alexandra Van Hall-Beauvais / Anthony Marchand / Andreas Scheck / Zander Harteveld / Stephen Buckley / Dongchun Ni / Shuguang Tan / Freyr Sverrisson / Casper Goverde / Priscilla Turelli / Charlène Raclot / Alexandra Teslenko / Martin Pacesa / Stéphane Rosset / Sandrine Georgeon / Jane Marsden / Aaron Petruzzella / Kefang Liu / Zepeng Xu / Yan Chai / Pu Han / George F Gao / Elisa Oricchio / Beat Fierz / Didier Trono / Henning Stahlberg / Michael Bronstein / Bruno E Correia /
要旨: Physical interactions between proteins are essential for most biological processes governing life. However, the molecular determinants of such interactions have been challenging to understand, even ...Physical interactions between proteins are essential for most biological processes governing life. However, the molecular determinants of such interactions have been challenging to understand, even as genomic, proteomic and structural data increase. This knowledge gap has been a major obstacle for the comprehensive understanding of cellular protein-protein interaction networks and for the de novo design of protein binders that are crucial for synthetic biology and translational applications. Here we use a geometric deep-learning framework operating on protein surfaces that generates fingerprints to describe geometric and chemical features that are critical to drive protein-protein interactions. We hypothesized that these fingerprints capture the key aspects of molecular recognition that represent a new paradigm in the computational design of novel protein interactions. As a proof of principle, we computationally designed several de novo protein binders to engage four protein targets: SARS-CoV-2 spike, PD-1, PD-L1 and CTLA-4. Several designs were experimentally optimized, whereas others were generated purely in silico, reaching nanomolar affinity with structural and mutational characterization showing highly accurate predictions. Overall, our surface-centric approach captures the physical and chemical determinants of molecular recognition, enabling an approach for the de novo design of protein interactions and, more broadly, of artificial proteins with function.
履歴
登録2022年5月6日登録サイト: PDBE / 処理サイト: PDBE
改定 1.02023年3月1日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12023年4月26日Group: Database references / カテゴリ: citation
Item: _citation.country / _citation.journal_abbrev ..._citation.country / _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_ASTM / _citation.journal_id_CSD / _citation.journal_id_ISSN / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.year
改定 1.22023年5月10日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
Item: _citation.page_first / _citation.page_last ..._citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title
改定 1.32023年5月17日Group: Database references / カテゴリ: citation
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title
改定 1.42023年5月24日Group: Database references / カテゴリ: citation
Item: _citation.page_first / _citation.page_last ..._citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title

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構造の表示

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
M: Spike glycoprotein
P: de novo designed binder
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)31,5343
ポリマ－31,1102
非ポリマー4241
水00
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: 電子顕微鏡法
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area2140 Å2
ΔGint-3 kcal/mol
Surface area13950 Å2

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要素

#1: タンパク質 Spike glycoprotein / S glycoprotein / E2 / Peplomer protein


分子量: 22280.193 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (ウイルス)
遺伝子: S, 2 / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: P0DTC2
#2: タンパク質 de novo designed binder


分子量: 8829.904 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Drosophila melanogaster (キイロショウジョウバエ)
遺伝子: l(2)gd1, lgd, CG4713 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 参照: UniProt: Q9VKJ9
#3: 多糖 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharide / 分子量: 424.401 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
記述子タイププログラム
DGlcpNAcb1-4DGlcpNAcb1-Glycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/1,2,1/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O]/1-1/a4-b1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{}}}LINUCSPDB-CARE
研究の焦点であるリガンドがあるかN

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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
1omicron spike in complex with de novo designed binderCOMPLEX#1-#20MULTIPLE SOURCES
2omicron spikeCOMPLEX#11RECOMBINANT
3de novo designed binderCOMPLEX#21RECOMBINANT
分子量値: 0.45 MDa / 実験値: YES
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
22Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (ウイルス)2697049
33Drosophila melanogaster (キイロショウジョウバエ)7227
由来(組換発現)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
22Homo sapiens (ヒト)9606
33Escherichia coli (大腸菌)562
緩衝液pH: 7.5
試料濃度: 1 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 R2/1
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: 298 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）: 165000 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 / 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
撮影平均露光時間: 5.82 sec. / 電子線照射量: 60 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON IV (4k x 4k)
電子光学装置エネルギーフィルター名称: TFS Selectris X

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解析

ソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.19.2_4158: / 分類: 精密化
EMソフトウェア
ID名称カテゴリ
1cryoSPARC粒子像選択
2EPU画像取得
4cryoSPARCCTF補正
7UCSF Chimeraモデルフィッティング
8Cootモデルフィッティング
10PHENIXモデル精密化
11cryoSPARC初期オイラー角割当
12cryoSPARC最終オイラー角割当
13cryoSPARC分類
14cryoSPARC３次元再構成
CTF補正タイプ: NONE
粒子像の選択選択した粒子像数: 1820333
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 3.29 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 50758 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築B value: 33.8 / プロトコル: AB INITIO MODEL / 空間: REAL
原子モデル構築PDB-ID: 7QO7

7qo7

拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.0032180
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.5652961
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d9.638307
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.046314
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.003387

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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)

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  • 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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