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- EMDB-15106: Cryo-EM structure of F-actin in the Mg2+-ADP nucleotide state. -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-15106
タイトルCryo-EM structure of F-actin in the Mg2+-ADP nucleotide state.
マップデータSharpened, local-resolution filtered cryo-EM density map of F-actin in the Mg2 -ADP nucleotide state.
試料
  • 複合体: rabbit skeletal alpha-actin in the filamentous state.
    • タンパク質・ペプチド: Actin, alpha skeletal muscle
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: water
機能・相同性
機能・相同性情報


cytoskeletal motor activator activity / tropomyosin binding / myosin heavy chain binding / mesenchyme migration / troponin I binding / filamentous actin / actin filament bundle / skeletal muscle thin filament assembly / actin filament bundle assembly / striated muscle thin filament ...cytoskeletal motor activator activity / tropomyosin binding / myosin heavy chain binding / mesenchyme migration / troponin I binding / filamentous actin / actin filament bundle / skeletal muscle thin filament assembly / actin filament bundle assembly / striated muscle thin filament / skeletal muscle myofibril / actin monomer binding / skeletal muscle fiber development / stress fiber / titin binding / actin filament polymerization / filopodium / actin filament / 加水分解酵素; 酸無水物に作用; 酸無水物に作用・細胞または細胞小器官の運動に関与 / calcium-dependent protein binding / lamellipodium / cell body / hydrolase activity / protein domain specific binding / calcium ion binding / positive regulation of gene expression / magnesium ion binding / ATP binding / identical protein binding / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Actins signature 1. / Actin, conserved site / Actins signature 2. / Actin/actin-like conserved site / Actins and actin-related proteins signature. / Actin / Actin family / Actin / ATPase, nucleotide binding domain
類似検索 - ドメイン・相同性
Actin, alpha skeletal muscle
類似検索 - 構成要素
生物種Oryctolagus cuniculus (ウサギ) / rabbit (ウサギ)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.24 Å
データ登録者Oosterheert W / Klink BU / Belyy A / Pospich S / Raunser S
資金援助European Union, ドイツ, 4件
OrganizationGrant number国
European Research Council (ERC)856118European Union
Alexander von Humboldt Foundation ドイツ
European Molecular Biology Organization (EMBO)European Union
Max Planck Society ドイツ
引用ジャーナル: Nature / 年: 2022
タイトル: Structural basis of actin filament assembly and aging.
著者: Wout Oosterheert / Björn U Klink / Alexander Belyy / Sabrina Pospich / Stefan Raunser /
要旨: The dynamic turnover of actin filaments (F-actin) controls cellular motility in eukaryotes and is coupled to changes in the F-actin nucleotide state. It remains unclear how F-actin hydrolyses ATP and ...The dynamic turnover of actin filaments (F-actin) controls cellular motility in eukaryotes and is coupled to changes in the F-actin nucleotide state. It remains unclear how F-actin hydrolyses ATP and subsequently undergoes subtle conformational rearrangements that ultimately lead to filament depolymerization by actin-binding proteins. Here we present cryo-electron microscopy structures of F-actin in all nucleotide states, polymerized in the presence of Mg or Ca at approximately 2.2 Å resolution. The structures show that actin polymerization induces the relocation of water molecules in the nucleotide-binding pocket, activating one of them for the nucleophilic attack of ATP. Unexpectedly, the back door for the subsequent release of inorganic phosphate (P) is closed in all structures, indicating that P release occurs transiently. The small changes in the nucleotide-binding pocket after ATP hydrolysis and P release are sensed by a key amino acid, amplified and transmitted to the filament periphery. Furthermore, differences in the positions of water molecules in the nucleotide-binding pocket explain why Ca-actin shows slower polymerization rates than Mg-actin. Our work elucidates the solvent-driven rearrangements that govern actin filament assembly and aging and lays the foundation for the rational design of drugs and small molecules for imaging and therapeutic applications.
履歴
登録2022年6月6日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年8月10日-
マップ公開2022年8月10日-
更新2022年11月23日-
現状2022年11月23日処理サイト: PDBe / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_15106.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_15106.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 216 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Sharpened, local-resolution filtered cryo-EM density map of F-actin in the Mg2 -ADP nucleotide state.
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.)Y (Row.)X (Col.)
0.7 Å/pix.
x 384 pix.
= 266.88 Å		0.7 Å/pix.
x 384 pix.
= 266.88 Å		0.7 Å/pix.
x 384 pix.
= 266.88 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: 0.695 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: 0.036
最小 - 最大-0.13263606 - 0.34913188
平均 (標準偏差)0.00014880986 (±0.006555591)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ384384384
Spacing384384384
セルA=B=C: 266.88 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_15106_msk_1.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: 3D-refined, unsharpened cryo-EM density map of F-actin in...

ファイルemd_15106_additional_1.map
注釈3D-refined, unsharpened cryo-EM density map of F-actin in the Mg2 -ADP nucleotide state.
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Unfiltered half map 1 of F-actin in the Mg2 -ADP nucleotide state.

ファイルemd_15106_half_map_1.map
注釈Unfiltered half map 1 of F-actin in the Mg2 -ADP nucleotide state.
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Unfiltered half map 2 of F-actin in the Mg2 -ADP nucleotide state.

ファイルemd_15106_half_map_2.map
注釈Unfiltered half map 2 of F-actin in the Mg2 -ADP nucleotide state.
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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試料の構成要素

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全体 : rabbit skeletal alpha-actin in the filamentous state.

全体名称: rabbit skeletal alpha-actin in the filamentous state.
要素
  • 複合体: rabbit skeletal alpha-actin in the filamentous state.
    • タンパク質・ペプチド: Actin, alpha skeletal muscle
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: water

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超分子 #1: rabbit skeletal alpha-actin in the filamentous state.

超分子名称: rabbit skeletal alpha-actin in the filamentous state.
タイプ: complex / キメラ: Yes / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
詳細: The helical rise of F-actin is 27.5 Angstrom, with a helical twist of ~166.5 degrees.
由来(天然)生物種: Oryctolagus cuniculus (ウサギ) / 器官: skeletal muscle / 組織: purified from muscle acetone powder
分子量理論値: 15.2 kDa/nm

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分子 #1: Actin, alpha skeletal muscle

分子名称: Actin, alpha skeletal muscle / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 5 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: rabbit (ウサギ) / 器官: skeletal muscle
分子量理論値: 41.875633 KDa
配列文字列: DEDETTALVC DNGSGLVKAG FAGDDAPRAV FPSIVGRPRH QGVMVGMGQK DSYVGDEAQS KRGILTLKYP IE(HIC)GII TNW DDMEKIWHHT FYNELRVAPE EHPTLLTEAP LNPKANREKM TQIMFETFNV PAMYVAIQAV LSLYASGRTT GIVLDSG DG ...文字列:
DEDETTALVC DNGSGLVKAG FAGDDAPRAV FPSIVGRPRH QGVMVGMGQK DSYVGDEAQS KRGILTLKYP IE(HIC)GII TNW DDMEKIWHHT FYNELRVAPE EHPTLLTEAP LNPKANREKM TQIMFETFNV PAMYVAIQAV LSLYASGRTT GIVLDSG DG VTHNVPIYEG YALPHAIMRL DLAGRDLTDY LMKILTERGY SFVTTAEREI VRDIKEKLCY VALDFENEMA TAASSSSL E KSYELPDGQV ITIGNERFRC PETLFQPSFI GMESAGIHET TYNSIMKCDI DIRKDLYANN VMSGGTTMYP GIADRMQKE ITALAPSTMK IKIIAPPERK YSVWIGGSIL ASLSTFQQMW ITKQEYDEAG PSIVHRKCF

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分子 #2: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE

分子名称: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 5 / 式: ADP
分子量理論値: 427.201 Da
Chemical component information

ChemComp-ADP:
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / ADP, エネルギー貯蔵分子*YM

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分子 #3: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 5 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #4: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 556 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER

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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filament

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試料調製

濃度0.5 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度名称式
5.0 mMTris
100.0 mMpotassium chlorideKCl
2.0 mMmagnesium chlorideMgCl2
2.0 mMsodium azideNaN3
1.0 mMdithiothreitol

詳細: F-buffer: 5 mM Tris pH 7.5, 100 mM KCl, 2 mM MgCl2, 2 mM NaN3, 1 mM DTT
グリッドモデル: Quantifoil R2/1 / 材質: COPPER / メッシュ: 300 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 286 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細: The Vitrobot was operated at 13 degrees celsius and the samples were blotted for 9 seconds with a blot force of -25..

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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 - スリット幅: 15 eV
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
デジタル化 - サイズ - 横: 5760 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 4092 pixel / 撮影したグリッド数: 2 / 実像数: 9842 / 平均露光時間: 3.0 sec. / 平均電子線量: 76.4 e/Å2 / 詳細: Images were collected in supperresolution mode.
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 50.0 µm / 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）: 2.0 µm
最小 デフォーカス（公称値）: 0.7000000000000001 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

詳細superresolution mode
粒子像選択選択した数: 1296776
詳細: We picked helical segments with a box distance of 40 pixels or 27.8 Angstrom and a minimum number of six boxes per filament.
CTF補正ソフトウェア - 名称: CTFFIND (ver. 4.13)
初期モデルモデルのタイプ: EMDB MAP
EMDB ID:

11787

最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.24 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.0) / 使用した粒子像数: 1114051
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: SPHIRE (ver. 1.4)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.0)
最終 3次元分類クラス数: 8 / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.0)
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

7ahn

詳細The structures were then refined through a similar protocol of iterative cycles in Coot and phenix real-space refine. All solvent molecules (ions, waters) were placed manually in Coot in the central actin subunit, and were then placed in the other subunits using NCS. Because the local resolution of each F-actin reconstruction is highest in the center and lower at the periphery of the map, we inspected all waters in each structure manually before the final phenix refinement; water molecular with poor corresponding cryo-EM density were removed.
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT
得られたモデル

PDB-8a2t:
Cryo-EM structure of F-actin in the Mg2+-ADP nucleotide state.

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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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