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- EMDB-11113: stimulatory human GTP cyclohydrolase I - GFRP complex -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-11113
タイトルstimulatory human GTP cyclohydrolase I - GFRP complex
マップデータ
試料
  • 複合体: stimulatory GCH1-GFRP complex (Phenylalanine and 8-oxo-GTP bound)
    • タンパク質・ペプチド: GTP cyclohydrolase 1
    • タンパク質・ペプチド: GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein
  • リガンド: ZINC ION
  • リガンド: PHENYLALANINE
  • リガンド: 8-OXO-GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE
キーワードGTP cyclohydrolase GFTP / I / EC:3.5.4.16 / Tetrahydrobiopterin (BH4) synthesis / Cytosol / Zinc Ion Binding / Hydrolase Activity / Metal Ion Binding / Nucleotide Binding / allosteric enzyme / substrate analogue bound / HYDROLASE
機能・相同性
機能・相同性情報


GTP cyclohydrolase binding / GTP cyclohydrolase I regulator activity / negative regulation of small molecule metabolic process / pteridine-containing compound biosynthetic process / negative regulation of biosynthetic process / regulation of lung blood pressure / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I activity / neuromuscular process controlling posture / regulation of removal of superoxide radicals ...GTP cyclohydrolase binding / GTP cyclohydrolase I regulator activity / negative regulation of small molecule metabolic process / pteridine-containing compound biosynthetic process / negative regulation of biosynthetic process / regulation of lung blood pressure / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I activity / neuromuscular process controlling posture / regulation of removal of superoxide radicals / tetrahydrobiopterin biosynthetic process / neuron projection terminus / regulation of nitric oxide biosynthetic process / mitogen-activated protein kinase binding / response to pain / dopamine biosynthetic process / response to tumor necrosis factor / enzyme inhibitor activity / response to type II interferon / tetrahydrofolate biosynthetic process / positive regulation of heart rate / positive regulation of nitric-oxide synthase activity / Tetrahydrobiopterin (BH4) synthesis, recycling, salvage and regulation / nitric oxide biosynthetic process / regulation of blood pressure / melanosome / cytoplasmic vesicle / nuclear membrane / response to lipopolysaccharide / GTPase activity / dendrite / GTP binding / protein homodimerization activity / protein-containing complex / zinc ion binding / nucleoplasm / identical protein binding / nucleus / cytoplasm / cytosol
類似検索 - 分子機能
GTP cyclohydrolase I, feedback regulatory protein / GFRP superfamily / GTP cyclohydrolase I feedback regulatory protein (GFRP) / GTP cyclohydrolase I signature 2. / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I, conserved site / GTP cyclohydrolase I domain / GTP cyclohydrolase I, N-terminal domain / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I signature 1. / GTP cyclohydrolase I, C-terminal/NADPH-dependent 7-cyano-7-deazaguanine reductase
類似検索 - ドメイン・相同性
GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein / GTP cyclohydrolase 1
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.0 Å
データ登録者Ebenhoch R / Nar H
引用ジャーナル: Proc Natl Acad Sci U S A / 年: 2020
タイトル: A hybrid approach reveals the allosteric regulation of GTP cyclohydrolase I.
著者: Rebecca Ebenhoch / Simone Prinz / Susann Kaltwasser / Deryck J Mills / Robert Meinecke / Martin Rübbelke / Dirk Reinert / Margit Bauer / Lisa Weixler / Markus Zeeb / Janet Vonck / Herbert Nar /
要旨: Guanosine triphosphate (GTP) cyclohydrolase I (GCH1) catalyzes the conversion of GTP to dihydroneopterin triphosphate (H2NTP), the initiating step in the biosynthesis of tetrahydrobiopterin (BH4). ...Guanosine triphosphate (GTP) cyclohydrolase I (GCH1) catalyzes the conversion of GTP to dihydroneopterin triphosphate (H2NTP), the initiating step in the biosynthesis of tetrahydrobiopterin (BH4). Besides other roles, BH4 functions as cofactor in neurotransmitter biosynthesis. The BH4 biosynthetic pathway and GCH1 have been identified as promising targets to treat pain disorders in patients. The function of mammalian GCH1s is regulated by a metabolic sensing mechanism involving a regulator protein, GCH1 feedback regulatory protein (GFRP). GFRP binds to GCH1 to form inhibited or activated complexes dependent on availability of cofactor ligands, BH4 and phenylalanine, respectively. We determined high-resolution structures of human GCH1-GFRP complexes by cryoelectron microscopy (cryo-EM). Cryo-EM revealed structural flexibility of specific and relevant surface lining loops, which previously was not detected by X-ray crystallography due to crystal packing effects. Further, we studied allosteric regulation of isolated GCH1 by X-ray crystallography. Using the combined structural information, we are able to obtain a comprehensive picture of the mechanism of allosteric regulation. Local rearrangements in the allosteric pocket upon BH4 binding result in drastic changes in the quaternary structure of the enzyme, leading to a more compact, tense form of the inhibited protein, and translocate to the active site, leading to an open, more flexible structure of its surroundings. Inhibition of the enzymatic activity is not a result of hindrance of substrate binding, but rather a consequence of accelerated substrate binding kinetics as shown by saturation transfer difference NMR (STD-NMR) and site-directed mutagenesis. We propose a dissociation rate controlled mechanism of allosteric, noncompetitive inhibition.
履歴
登録2020年6月2日-
ヘッダ(付随情報) 公開2020年12月9日-
マップ公開2020年12月9日-
更新2025年7月9日-
現状2025年7月9日処理サイト: PDBe / 状態: 公開

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構造の表示

ムービー
  • 表面図（断面を密度値に従い着色）
  • 表面レベル: 0.0314
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 表面図（円筒半径に従い着色）
  • 表面レベル: 0.0314
  • UCSF Chimeraによる作画
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  • あてはめたモデルとの重ね合わせ
  • 原子モデル: PDB-6z80
  • 表面レベル: 0.0314
  • UCSF Chimeraによる作画
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ムービービューア
構造ビューアEMマップ:
SurfViewMolmilJmol/JSmol
添付画像

emd_11113.png

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_11113.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 52.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
投影像・断面図

画像のコントロール

大きさ
明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)X (Row.)Y (Col.)
1.08 Å/pix.
x 240 pix.
= 258.48 Å		1.08 Å/pix.
x 240 pix.
= 258.48 Å		1.08 Å/pix.
x 240 pix.
= 258.48 Å

表面

投影像

断面 (1/3)

断面 (1/2)

断面 (2/3)

画像は Spider により作成

ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.077 Å
密度

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)
表面レベル登録者による: 0.0314 / ムービー #1: 0.0314
最小 - 最大-0.13970007 - 0.19158298
平均 (標準偏差)0.0002575986 (±0.0061248033)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderYXZ
Origin000
サイズ240240240
Spacing240240240
セルA=B=C: 258.48 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z1.0771.0771.077
M x/y/z240240240
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z258.480258.480258.480
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ000
NX/NY/NZ240240240
MAP C/R/S213
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS240240240
D min/max/mean-0.1400.1920.000

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添付データ

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試料の構成要素

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全体 : stimulatory GCH1-GFRP complex (Phenylalanine and 8-oxo-GTP bound)

全体名称: stimulatory GCH1-GFRP complex (Phenylalanine and 8-oxo-GTP bound)
要素
  • 複合体: stimulatory GCH1-GFRP complex (Phenylalanine and 8-oxo-GTP bound)
    • タンパク質・ペプチド: GTP cyclohydrolase 1
    • タンパク質・ペプチド: GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein
  • リガンド: ZINC ION
  • リガンド: PHENYLALANINE
  • リガンド: 8-OXO-GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE

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超分子 #1: stimulatory GCH1-GFRP complex (Phenylalanine and 8-oxo-GTP bound)

超分子名称: stimulatory GCH1-GFRP complex (Phenylalanine and 8-oxo-GTP bound)
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#2
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 353 KDa

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分子 #1: GTP cyclohydrolase 1

分子名称: GTP cyclohydrolase 1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 10 / 光学異性体: LEVO / EC番号: GTP cyclohydrolase I
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 25.32492 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MHHHHHHGSD DDDKRPEAKS AQPADGWKGE RPRSEEDNEL NLPNLAAAYS SILSSLGENP QRQGLLKTPW RAASAMQFFT KGYQETISD VLNDAIFDED HDEMVIVKDI DMFSMCEHHL VPFVGKVHIG YLPNKQVLGL SKLARIVEIY SRRLQVQERL T KQIAVAIT ...文字列:
MHHHHHHGSD DDDKRPEAKS AQPADGWKGE RPRSEEDNEL NLPNLAAAYS SILSSLGENP QRQGLLKTPW RAASAMQFFT KGYQETISD VLNDAIFDED HDEMVIVKDI DMFSMCEHHL VPFVGKVHIG YLPNKQVLGL SKLARIVEIY SRRLQVQERL T KQIAVAIT EALRPAGVGV VVEATHMCMV MRGVQKMNSK TVTSTMLGVF REDPKTREEF LTLIRS

UniProtKB: GTP cyclohydrolase 1

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分子 #2: GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein

分子名称: GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 10 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 9.992483 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列:
GSHMPYLLIS TQIRMEVGPT MVGDEQSDPE LMQHLGASKR RALGNNFYEY YVDDPPRIVL DKLERRGFRV LSMTGVGQTL VWCLHKE

UniProtKB: GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein

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分子 #3: ZINC ION

分子名称: ZINC ION / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 10 / 式: ZN
分子量理論値: 65.409 Da

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分子 #4: PHENYLALANINE

分子名称: PHENYLALANINE / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 10 / 式: PHE
分子量理論値: 165.189 Da
Chemical component information

ChemComp-PHE:
PHENYLALANINE

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分子 #5: 8-OXO-GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE

分子名称: 8-OXO-GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 10 / 式: 8GT
分子量理論値: 539.18 Da
Chemical component information

ChemComp-8GT:
8-OXO-GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態particle

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試料調製

濃度0.6 mg/mL
緩衝液pH: 5.5
構成要素:
濃度式名称
50.0 mMNa2HPO4sodium phosphate
20.0 mMNaClsodium chloride
20.0 mMC9H11NO2phenylalanine
0.1 mMC10H16N5O15P38-Oxo-guanosine-5'-triphosphate, Sodium salt
グリッドモデル: C-flat-1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 400 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 90 % / チャンバー内温度: 277.15 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: GIF Bioquantum / エネルギーフィルター - スリット幅: 20 eV
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
検出モード: COUNTING / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 3121 / 平均露光時間: 8.0 sec. / 平均電子線量: 55.0 e/Å2
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.4 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm / 倍率（公称値）: 130000
試料ステージ試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
ホルダー冷却材: NITROGEN
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 1272592
CTF補正ソフトウェア - 名称: CTFFIND (ver. 4.1.10.) / タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: PDB ENTRY
PDBモデル - PDB ID:

1is7

最終 再構成想定した対称性 - 点群: D5 (2回x5回 2面回転対称)
解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.0 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.0) / 使用した粒子像数: 122310
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.0)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.0)
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.0)

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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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