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万見
- PDB-8feg: CryoEM structure of Kappa Opioid Receptor bound to a semi-peptide... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8feg
タイトルCryoEM structure of Kappa Opioid Receptor bound to a semi-peptide and Gi1
要素
  • (Guanine nucleotide-binding protein ...) x 3
  • ACE-TYR-ALA-DTY-THR-THR-CYS-THR-DPN-XT9
  • Kappa-type opioid receptor
  • scFv16 antibody fragment
キーワードMEMBRANE PROTEIN / GPCR / KAPPA OPIOID Receptor / ROSETTA
機能・相同性
機能・相同性情報


dynorphin receptor activity / response to acrylamide / regulation of saliva secretion / sensory perception of temperature stimulus / positive regulation of eating behavior / adenylate cyclase-inhibiting opioid receptor signaling pathway / G protein-coupled opioid receptor activity / negative regulation of luteinizing hormone secretion / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / positive regulation of dopamine secretion ...dynorphin receptor activity / response to acrylamide / regulation of saliva secretion / sensory perception of temperature stimulus / positive regulation of eating behavior / adenylate cyclase-inhibiting opioid receptor signaling pathway / G protein-coupled opioid receptor activity / negative regulation of luteinizing hormone secretion / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / positive regulation of dopamine secretion / sensory perception / positive regulation of potassium ion transmembrane transport / conditioned place preference / maternal behavior / receptor serine/threonine kinase binding / neuropeptide binding / positive regulation of p38MAPK cascade / eating behavior / behavioral response to cocaine / estrous cycle / Adenylate cyclase inhibitory pathway / neuropeptide signaling pathway / positive regulation of protein localization to cell cortex / regulation of cAMP-mediated signaling / D2 dopamine receptor binding / G protein-coupled serotonin receptor binding / MECP2 regulates neuronal receptors and channels / axon terminus / regulation of mitotic spindle organization / cellular response to forskolin / sensory perception of pain / T-tubule / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled receptor signaling pathway / Peptide ligand-binding receptors / sarcoplasmic reticulum / locomotory behavior / Regulation of insulin secretion / G protein-coupled receptor binding / cellular response to glucose stimulus / response to nicotine / G-protein beta/gamma-subunit complex binding / response to insulin / Olfactory Signaling Pathway / Activation of the phototransduction cascade / adenylate cyclase-modulating G protein-coupled receptor signaling pathway / G beta:gamma signalling through PLC beta / Presynaptic function of Kainate receptors / Thromboxane signalling through TP receptor / G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G-protein activation / Activation of G protein gated Potassium channels / Inhibition of voltage gated Ca2+ channels via Gbeta/gamma subunits / Prostacyclin signalling through prostacyclin receptor / Glucagon signaling in metabolic regulation / G beta:gamma signalling through CDC42 / response to peptide hormone / ADP signalling through P2Y purinoceptor 12 / G beta:gamma signalling through BTK / Synthesis, secretion, and inactivation of Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1) / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / photoreceptor disc membrane / synaptic vesicle membrane / Adrenaline,noradrenaline inhibits insulin secretion / Glucagon-type ligand receptors / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / G alpha (z) signalling events / cellular response to catecholamine stimulus / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / ADORA2B mediated anti-inflammatory cytokines production / response to estrogen / sensory perception of taste / ADP signalling through P2Y purinoceptor 1 / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / G beta:gamma signalling through PI3Kgamma / cellular response to prostaglandin E stimulus / Cooperation of PDCL (PhLP1) and TRiC/CCT in G-protein beta folding / GPER1 signaling / GDP binding / G-protein beta-subunit binding / Inactivation, recovery and regulation of the phototransduction cascade / heterotrimeric G-protein complex / G alpha (12/13) signalling events / extracellular vesicle / signaling receptor complex adaptor activity / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / GTPase binding / retina development in camera-type eye / Ca2+ pathway / presynaptic membrane / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / cell cortex / midbody / G alpha (i) signalling events / fibroblast proliferation / G alpha (s) signalling events / G alpha (q) signalling events / cellular response to lipopolysaccharide / chemical synaptic transmission / postsynaptic membrane / perikaryon
類似検索 - 分子機能
Kappa opioid receptor / Opioid receptor / G-protein alpha subunit, group I / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / G-alpha domain profile. / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit ...Kappa opioid receptor / Opioid receptor / G-protein alpha subunit, group I / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / G-alpha domain profile. / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / GGL domain / G-protein gamma-like domain superfamily / G-protein gamma-like domain / GGL domain / G protein gamma subunit-like motifs / 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
Kappa-type opioid receptor / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1 / Guanine nucleotide-binding protein G(i) subunit alpha-1
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
Mus musculus (ハツカネズミ)
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: 2.54 Å
データ登録者Fay, J.F. / Che, T.
資金援助 米国, 1件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM143061 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: Design and structural validation of peptide-drug conjugate ligands of the kappa-opioid receptor.
著者: Edin Muratspahić / Kristine Deibler / Jianming Han / Nataša Tomašević / Kirtikumar B Jadhav / Aina-Leonor Olivé-Marti / Nadine Hochrainer / Roland Hellinger / Johannes Koehbach / ...著者: Edin Muratspahić / Kristine Deibler / Jianming Han / Nataša Tomašević / Kirtikumar B Jadhav / Aina-Leonor Olivé-Marti / Nadine Hochrainer / Roland Hellinger / Johannes Koehbach / Jonathan F Fay / Mohammad Homaidur Rahman / Lamees Hegazy / Timothy W Craven / Balazs R Varga / Gaurav Bhardwaj / Kevin Appourchaux / Susruta Majumdar / Markus Muttenthaler / Parisa Hosseinzadeh / David J Craik / Mariana Spetea / Tao Che / David Baker / Christian W Gruber /
要旨: Despite the increasing number of GPCR structures and recent advances in peptide design, the development of efficient technologies allowing rational design of high-affinity peptide ligands for single ...Despite the increasing number of GPCR structures and recent advances in peptide design, the development of efficient technologies allowing rational design of high-affinity peptide ligands for single GPCRs remains an unmet challenge. Here, we develop a computational approach for designing conjugates of lariat-shaped macrocyclized peptides and a small molecule opioid ligand. We demonstrate its feasibility by discovering chemical scaffolds for the kappa-opioid receptor (KOR) with desired pharmacological activities. The designed De Novo Cyclic Peptide (DNCP)-β-naloxamine (NalA) exhibit in vitro potent mixed KOR agonism/mu-opioid receptor (MOR) antagonism, nanomolar binding affinity, selectivity, and efficacy bias at KOR. Proof-of-concept in vivo efficacy studies demonstrate that DNCP-β-NalA(1) induces a potent KOR-mediated antinociception in male mice. The high-resolution cryo-EM structure (2.6 Å) of the DNCP-β-NalA-KOR-Gi1 complex and molecular dynamics simulations are harnessed to validate the computational design model. This reveals a network of residues in ECL2/3 and TM6/7 controlling the intrinsic efficacy of KOR. In general, our computational de novo platform overcomes extensive lead optimization encountered in ultra-large library docking and virtual small molecule screening campaigns and offers innovation for GPCR ligand discovery. This may drive the development of next-generation therapeutics for medical applications such as pain conditions.
履歴
登録2022年12月6日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02023年12月6日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12023年12月13日Group: Database references / Structure summary / カテゴリ: citation / struct / Item: _citation.title / _struct.title
改定 2.02024年1月17日Group: Atomic model / Author supporting evidence ...Atomic model / Author supporting evidence / Data collection / Database references / Derived calculations / Non-polymer description / Polymer sequence / Source and taxonomy / Structure summary
カテゴリ: atom_site / chem_comp ...atom_site / chem_comp / chem_comp_atom / chem_comp_bond / citation / citation_author / em_entity_assembly / entity / entity_poly / entity_poly_seq / pdbx_contact_author / pdbx_entity_instance_feature / pdbx_entity_nonpoly / pdbx_entity_src_syn / pdbx_molecule_features / pdbx_nonpoly_scheme / pdbx_poly_seq_scheme / pdbx_struct_assembly_gen / pdbx_struct_sheet_hbond / pdbx_validate_rmsd_bond / pdbx_validate_torsion / struct_asym / struct_conf / struct_conn / struct_mon_prot_cis / struct_ref_seq / struct_sheet_range
Item: _atom_site.B_iso_or_equiv / _atom_site.Cartn_x ..._atom_site.B_iso_or_equiv / _atom_site.Cartn_x / _atom_site.Cartn_y / _atom_site.Cartn_z / _atom_site.auth_atom_id / _atom_site.auth_comp_id / _atom_site.group_PDB / _atom_site.label_asym_id / _atom_site.label_atom_id / _atom_site.label_comp_id / _atom_site.label_entity_id / _atom_site.label_seq_id / _atom_site.type_symbol / _chem_comp.formula / _chem_comp.formula_weight / _chem_comp.id / _chem_comp.mon_nstd_flag / _chem_comp.name / _chem_comp.type / _citation.country / _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_CSD / _citation.journal_id_ISSN / _citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation.year / _em_entity_assembly.entity_id_list / _entity_poly.pdbx_seq_one_letter_code / _entity_poly.pdbx_seq_one_letter_code_can / _pdbx_entity_src_syn.pdbx_end_seq_num / _pdbx_struct_assembly_gen.asym_id_list / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_1_auth_comp_id / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_1_auth_seq_id / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_1_label_comp_id / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_1_label_seq_id / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_2_auth_comp_id / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_2_auth_seq_id / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_2_label_comp_id / _pdbx_struct_sheet_hbond.range_2_label_seq_id / _struct_mon_prot_cis.pdbx_auth_comp_id_2 / _struct_mon_prot_cis.pdbx_label_comp_id_2 / _struct_mon_prot_cis.pdbx_omega_angle / _struct_ref_seq.db_align_end / _struct_ref_seq.pdbx_auth_seq_align_end / _struct_ref_seq.seq_align_end / _struct_sheet_range.beg_auth_comp_id / _struct_sheet_range.beg_auth_seq_id / _struct_sheet_range.beg_label_comp_id / _struct_sheet_range.beg_label_seq_id / _struct_sheet_range.end_auth_comp_id / _struct_sheet_range.end_auth_seq_id / _struct_sheet_range.end_label_comp_id / _struct_sheet_range.end_label_seq_id
解説: Chirality error / Provider: author / タイプ: Coordinate replacement

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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
C: Guanine nucleotide-binding protein G(i) subunit alpha-1
D: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
E: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
F: scFv16 antibody fragment
B: Kappa-type opioid receptor
A: ACE-TYR-ALA-DTY-THR-THR-CYS-THR-DPN-XT9


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)150,6256
ポリマ－150,6256
非ポリマー00
水362
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

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要素

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Guanine nucleotide-binding protein ... , 3種, 3分子 CDE

#1: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(i) subunit alpha-1 / Adenylate cyclase-inhibiting G alpha protein


分子量: 40414.047 Da / 分子数: 1 / 変異: S47N,G203A,E245A,A326S / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: GNAI1
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P63096
#2: 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: 39418.086 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: GNB1
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P62873
#3: 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) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: GNG2
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P59768

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抗体 / タンパク質 / タンパク質・ペプチド / 非ポリマー , 4種, 5分子 FBA

#4: 抗体 scFv16 antibody fragment


分子量: 26679.721 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Mus musculus (ハツカネズミ)
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
#5: タンパク質 Kappa-type opioid receptor / K-OR-1 / KOR-1


分子量: 34944.617 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: OPRK1, OPRK
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P41145
#6: タンパク質・ペプチド ACE-TYR-ALA-DTY-THR-THR-CYS-THR-DPN-XT9


分子量: 1307.512 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物)
#7: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 2 / 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: Kappa Opioid Receptor in complex with Gi1 heterotrimer and a peptide ligand
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#6 / 由来: MULTIPLE SOURCES
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
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
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
急速凍結凍結剤: ETHANE-PROPANE

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company
顕微鏡モデル: FEI TALOS ARCTICA
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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 2900 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 200 nm
撮影電子線照射量: 49 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 実像数: 4027

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解析

EMソフトウェア名称: cryoSPARC / バージョン: 3.2 / カテゴリ: 画像取得
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
3次元再構成解像度: 2.54 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 491092 / 対称性のタイプ: POINT
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.0048820
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.78111967
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d7.0291198
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0511381
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0061496

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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://pdbjlc1.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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