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-基本情報
登録情報 | データベース: PDB / ID: 8ddj | ||||||
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タイトル | Open MscS in PC14.1 Nanodiscs | ||||||
要素 | Mechanosensitive channel MscS | ||||||
キーワード | MEMBRANE PROTEIN / mechanosensitive / ion / channel | ||||||
機能・相同性 | 機能・相同性情報 | ||||||
生物種 | Escherichia coli K-12 (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: 3.1 Å | ||||||
データ登録者 | Reddy, B.G. / Bavi, N. / Perozo, E. | ||||||
資金援助 | 米国, 1件
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引用 | ジャーナル: Elife / 年: 2023 タイトル: State-specific morphological deformations of the lipid bilayer explain mechanosensitive gating of MscS ion channels. 著者: Yein Christina Park / Bharat Reddy / Navid Bavi / Eduardo Perozo / José D Faraldo-Gómez / 要旨: The force-from-lipids hypothesis of cellular mechanosensation posits that membrane channels open and close in response to changes in the physical state of the lipid bilayer, induced for example by ...The force-from-lipids hypothesis of cellular mechanosensation posits that membrane channels open and close in response to changes in the physical state of the lipid bilayer, induced for example by lateral tension. Here, we investigate the molecular basis for this transduction mechanism by studying the mechanosensitive ion channel MscS from Escherichia coli and its eukaryotic homolog MSL1 from Arabidopsis thaliana. First, we use single-particle cryo-electron microscopy to determine the structure of a novel open conformation of wild-type MscS, stabilized in a thinned lipid nanodisc. Compared with the closed state, the structure shows a reconfiguration of helices TM1, TM2, and TM3a, and widening of the central pore. Based on these structures, we examined how the morphology of the membrane is altered upon gating, using molecular dynamics simulations. The simulations reveal that closed-state MscS causes drastic protrusions in the inner leaflet of the lipid bilayer, both in the absence and presence of lateral tension, and for different lipid compositions. These deformations arise to provide adequate solvation to hydrophobic crevices under the TM1-TM2 hairpin, and clearly reflect a high-energy conformation for the membrane, particularly under tension. Strikingly, these protrusions are largely eradicated upon channel opening. An analogous computational study of open and closed MSL1 recapitulates these findings. The gating equilibrium of MscS channels thus appears to be dictated by opposing conformational preferences, namely those of the lipid membrane and of the protein structure. We propose a membrane deformation model of mechanosensation, which posits that tension shifts the gating equilibrium towards the conductive state not because it alters the mode in which channel and lipids interact, but because it increases the energetic cost of the morphological perturbations in the membrane required by the closed state. | ||||||
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 | 8ddj.cif.gz | 319.8 KB | 表示 | PDBx/mmCIF形式 |
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PDB形式 | pdb8ddj.ent.gz | 267.1 KB | 表示 | PDB形式 |
PDBx/mmJSON形式 | 8ddj.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 | 8ddj_validation.pdf.gz | 1.1 MB | 表示 | wwPDB検証レポート |
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文書・詳細版 | 8ddj_full_validation.pdf.gz | 1.1 MB | 表示 | |
XML形式データ | 8ddj_validation.xml.gz | 57.5 KB | 表示 | |
CIF形式データ | 8ddj_validation.cif.gz | 84.9 KB | 表示 | |
アーカイブディレクトリ | https://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/dd/8ddj ftp://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/dd/8ddj | HTTPS FTP |
-関連構造データ
関連構造データ | 27337MC 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
#1: タンパク質 | 分子量: 30278.182 Da / 分子数: 7 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: C3SVH2 |
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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: MscS / タイプ: COMPLEX / Entity ID: all / 由来: RECOMBINANT |
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由来(天然) | 生物種: Escherichia coli K-12 (大腸菌) |
由来(組換発現) | 生物種: Escherichia coli K-12 (大腸菌) |
緩衝液 | pH: 7.4 |
試料 | 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: COPPER / グリッドのタイプ: Quantifoil |
急速凍結 | 装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE 詳細: 22C. Blot Force 3 for 3 seconds. Double application with a blotting between applications. |
-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: TFS 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 / 最大 デフォーカス(公称値): 3000 nm / 最小 デフォーカス(公称値): 1000 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 | 電子線照射量: 50 e/Å2 フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k) |
-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 | ||||||||||||||||||||||||
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CTF補正 | タイプ: NONE | ||||||||||||||||||||||||
3次元再構成 | 解像度: 3.1 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 43929 / 対称性のタイプ: POINT | ||||||||||||||||||||||||
拘束条件 |
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