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- EMDB-16486: In vitro Nitrosopumilus maritimus S-layer with NH4Cl -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-16486
タイトルIn vitro Nitrosopumilus maritimus S-layer with NH4Cl
マップデータPostProcessed map with B-factor sharpening
試料
  • 細胞器官・細胞要素: Nitrosopumilus maritimus S-layer
    • タンパク質・ペプチド: In vitro Nitrosopumilus maritimus S-layer with increased NH4Cl - C2 symmetrised
キーワードNmar_1547 S-layer / STRUCTURAL PROTEIN
機能・相同性membrane / Uncharacterized protein
機能・相同性情報
生物種Nitrosopumilus maritimus SCM1 (古細菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.05 Å
データ登録者von Kuegelgen A / van Dorst S / Bharat TAM
資金援助 英国, 2件
OrganizationGrant number国
Wellcome Trust202231/Z/16/Z 英国
Medical Research Council (MRC, United Kingdom)MC_UP_1201/31 英国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2024
タイトル: Membraneless channels sieve cations in ammonia-oxidizing marine archaea.
著者: Andriko von Kügelgen / C Keith Cassidy / Sofie van Dorst / Lennart L Pagani / Christopher Batters / Zephyr Ford / Jan Löwe / Vikram Alva / Phillip J Stansfeld / Tanmay A M Bharat /
要旨: Nitrosopumilus maritimus is an ammonia-oxidizing archaeon that is crucial to the global nitrogen cycle. A critical step for nitrogen oxidation is the entrapment of ammonium ions from a dilute marine ...Nitrosopumilus maritimus is an ammonia-oxidizing archaeon that is crucial to the global nitrogen cycle. A critical step for nitrogen oxidation is the entrapment of ammonium ions from a dilute marine environment at the cell surface and their subsequent channelling to the cell membrane of N. maritimus. Here we elucidate the structure of the molecular machinery responsible for this process, comprising the surface layer (S-layer), using electron cryotomography and subtomogram averaging from cells. We supplemented our in situ structure of the ammonium-binding S-layer array with a single-particle electron cryomicroscopy structure, revealing detailed features of this immunoglobulin-rich and glycan-decorated S-layer. Biochemical analyses showed strong ammonium binding by the cell surface, which was lost after S-layer disassembly. Sensitive bioinformatic analyses identified similar S-layers in many ammonia-oxidizing archaea, with conserved sequence and structural characteristics. Moreover, molecular simulations and structure determination of ammonium-enriched specimens enabled us to examine the cation-binding properties of the S-layer, revealing how it concentrates ammonium ions on its cell-facing side, effectively acting as a multichannel sieve on the cell membrane. This in situ structural study illuminates the biogeochemically essential process of ammonium binding and channelling, common to many marine microorganisms that are fundamental to the nitrogen cycle.
履歴
登録2023年1月20日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年4月10日-
マップ公開2024年4月10日-
更新2024年6月19日-
現状2024年6月19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_16486.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_16486.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 125 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈PostProcessed map with B-factor sharpening
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.)
1.09 Å/pix.
x 320 pix.
= 349.44 Å		1.09 Å/pix.
x 320 pix.
= 349.44 Å		1.09 Å/pix.
x 320 pix.
= 349.44 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: 1.092 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: 0.0087
最小 - 最大-0.034883097 - 0.051341545
平均 (標準偏差)0.000017866323 (±0.003471657)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ320320320
Spacing320320320
セルA=B=C: 349.44 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_16486_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: Refine3D main map without B-factor sharpening

ファイルemd_16486_additional_1.map
注釈Refine3D main map without B-factor sharpening
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: Half map 1

ファイルemd_16486_half_map_1.map
注釈Half map 1
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: Half map 2

ファイルemd_16486_half_map_2.map
注釈Half map 2
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 : Nitrosopumilus maritimus S-layer

全体名称: Nitrosopumilus maritimus S-layer
要素
  • 細胞器官・細胞要素: Nitrosopumilus maritimus S-layer
    • タンパク質・ペプチド: In vitro Nitrosopumilus maritimus S-layer with increased NH4Cl - C2 symmetrised

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超分子 #1: Nitrosopumilus maritimus S-layer

超分子名称: Nitrosopumilus maritimus S-layer / タイプ: organelle_or_cellular_component / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all / 詳細: Nitrosopumilus maritimus S-layer C2 symmetrised
由来(天然)生物種: Nitrosopumilus maritimus SCM1 (古細菌) / 株: SCM1 / 細胞中の位置: extracellular

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分子 #1: In vitro Nitrosopumilus maritimus S-layer with increased NH4Cl - ...

分子名称: In vitro Nitrosopumilus maritimus S-layer with increased NH4Cl - C2 symmetrised
タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / 詳細: NH4Cl (ammonium chloride) / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Nitrosopumilus maritimus SCM1 (古細菌) / 株: SCM1
配列文字列: MNNEIGRKIT SLTLMTIMVA GGLTFAIPGV MPEAMAANAN LFVSAENSQF DNYMSGPQVI EVVVIDSDIN DTDEAKGEPD VTVNGKVLRM VQAVDGNWYG YFADRDQAQI ADSTATTADS GLDFGVFCAS SSGTAALGFS TTETDGIAIP ITIANATATG NGTQTGSSSG ...文字列:
MNNEIGRKIT SLTLMTIMVA GGLTFAIPGV MPEAMAANAN LFVSAENSQF DNYMSGPQVI EVVVIDSDIN DTDEAKGEPD VTVNGKVLRM VQAVDGNWYG YFADRDQAQI ADSTATTADS GLDFGVFCAS SSGTAALGFS TTETDGIAIP ITIANATATG NGTQTGSSSG GAITTTCAAN TLDASTANGT INVVREAKDP VAASGSVSVG QIGLKNGTAN SGPNWPFIQL YELNPTGNVV VQYNKGGGVQ STTLTFDTVD QFAELSLDRT VFPRVSQVHA TITDLWLNID PTDEDSWTFA TNTKNTTSSF NVDTFYQVFD ENGASGGSAL TLRTTLSSLM CEDNCVLTLD VDAQSSGTPV VTIQDNGDSI LTQLNASSNT NANNASAFGI STETAKLGTG SIPVTITEQG PNSGVFGTYD ESDKSVLKIT DNAKRGTSAS LDYNETPQTI LVGFSFASID IQPVTDEWTS GQEIPVVIVD ADQNKNSRAD EDLDLNNPDV TLIPALRTGD PFTIDEGGTP SLIFTNGTNG DDSIFDTGAI NNTSAGQVGN FTLNINVTRF SSATNITSTE SIDTFSKRLI SAQTANSSAN FDVDFAIIDL GSATLETLKE TVVDEDNTAV GFNFFNYDVR SLGADTVSIA LLNTTGNILP WVNNDTRNVD KNNAILLVSN STNSQAYVDL TNAVSDAVYG STNTDSNVNI GFAMYFTGVG DLAAKEVIVM DFFSFGFTDD GVQSSERFAN QIIRIEAEET GDNTSTFEGS LEYVMVNQIN IQDAGTFSGI TPIADDPSFI VIEDLTDEDA PRVNYNDLGA DGVTTPVSDQ EEAPSHSGVV SLNADSYKIA DTVVITVEDL DLNVDSDLID IFTVVSDNSK ATDDAVGSAT TQSLSFGELG RLLDVTFDDV IWSTPDGANN TATGNDSDTC STELSNAGIT DTGLGATGFT LVETGAATGV FVGDFQIPSF WCRVSDTTTT PYTYAGDEET TTGLDIEVNY VDFRDASGEI VEVGDSAGVR ANTGSVSLDR TVYPVPFGTI ADSSKAANAA PNGRSVFPIH ATGITSTIDS TEELPTGDLT IHVRINDPDF DENPAGEDAM DQDNALKISV IRGSDSVVLG YAGASERTGK IDVGGNNGTI SNIRSFGEMD EIAPDAGIFE LDVNIKFTDG PASAQCNSHD TLYTALDGTT GKADTNRFDD GAASGQEYCI LQGDILQVEY TDPADASGDA NTVTDSATFD LRNGVLQSDK SVYIIGSDMI LTLIEPDFDL DNDSAETYDL DLIEWDSDAA TTTMGNKGVT GAAAAFDPEP TDFRETGDST GIFQIVIEIP ESLSNDKLER GEEIILEYTD WGPSGSDYVG DEDEDVNLTI YTSNFGATVE LDQKVYSWTD KVYITIVAPD HNFDSDLVDE IGETDSDPIK VSTRGFDLDN YKLVETGTDT GIFTGEVILT GFTAHDADGD GNTGDATGTT SGSGPTDGLL ATDDDDGLTV SFEFSEDETI VGSALIRWNI GEVQWLEASY PASGTGVVRV IDPDMNLDPE AVDNFEVDVW SDSDAGGIDL TVTETNEATG IFEGTVFFTT LDESSGHRLR VSEGDTVTAE YEDNTLPDPY TTADELDITA TSLIGTVVPP LERAPAANLR TVDAFGNSLD SVSVDQQVQI SADLANGQDR EQSFAYLVQI QDANGVTVSL AWITGSLSSG QSFSPALSWI PTEAGTYTAT AFVWESVDNP TALSPPVSTT VNVS

UniProtKB: Uncharacterized protein

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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2D array

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試料調製

緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
50.0 mMC8H18N2O4SHEPES
500.0 mMNaClNaCl
50.0 mMMgCl2MgCl2
10.0 mMCaCl2CaCl2
2.5 mMNH4ClNH4Cl

詳細: 50 mM HEPES/NaOH pH=7.5, 500 mM NaCl, 50 mM MgCl2, 10 mM CaCl2, 2.5 mM NHCl4
グリッドモデル: Quantifoil R2/2 / 材質: COPPER/RHODIUM / メッシュ: 200 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY ARRAY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 20 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR / 詳細: 15 mA
凍結凍結剤: NITROGEN / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 283.15 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細: absorption for 60 sec and blotted for 5 sec with blot force -10.
詳細In vitro isolate S-layer cell envelopes

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
温度最低: 70.0 K / 最高: 70.0 K
特殊光学系球面収差補正装置: not used / 色収差補正装置: not used / エネルギーフィルター - 名称: GIF Quantum LS / 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 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: 3 / 実像数: 9435 / 平均露光時間: 4.2 sec. / 平均電子線量: 49.863 e/Å2
詳細: collected over two sessions, one session with the stage tilted by 30 deg
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: 70.0 µm / 最大 デフォーカス（補正後）: 5.0 µm / 最小 デフォーカス（補正後）: 2.0 µm / 倍率（補正後）: 81000 / 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）: 5.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 2.0 µm / 倍率（公称値）: 81000
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Movies collected at the scope were clustered into optics groups based on the XML meta-data of the data-collection software EPU (Thermo Fisher Scientific) using a k-means algorithm implemented in EPU_group_AFIS (https://github.com/DustinMorado/EPU_group_AFIS). Imported movies were motion-corrected, dose-weighted, and Fourier cropped (2x) with MotionCor2 implemented in RELION-3.1. Contrast transfer functions (CTFs) of the resulting motion-corrected micrographs were estimated using CTFFIND4.
粒子像選択選択した数: 2100081
詳細: Initially, side views of S-layer sheets were first manually picked along the edge of the lattice using the helical picking tab in RELION while setting the helical rise to 60 angstrom. Top and ...詳細: Initially, side views of S-layer sheets were first manually picked along the edge of the lattice using the helical picking tab in RELION while setting the helical rise to 60 angstrom. Top and tilted views were manually picked at the central hexameric axis. Manually picked particles were extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes and classified using reference-free 2D classification inside RELION-3.1. Class averages centered at a hexameric axis were used to automatically pick particles inside RELION-3.1. Automatically picked particles were extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes and classified using reference-free 2D classification. Particle coordinates belonging to class averages centered at the hexameric axis were used to train TOPAZ in 5x downsampled micrographs with the neural network architecture conv127. For the final reconstruction, particles were picked using TOPAZ and the previously trained neural network above. Additionally, top, bottom, and side views were picked using the reference-based autopicker inside RELION-3.1, which TOPAZ did not readily identify. Particles were extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes and classified using reference-free 2D classification inside RELION-3.1. Particles belonging to class averages centered at the hexameric axis were combined, and particles within 30 angstrom were removed to prevent duplication after alignment. All resulting particles were then re-extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes.
初期モデルモデルのタイプ: NONE
詳細: All side views and a subset of top and bottom views were used for initial model generation in RELION-3.1. The scaled and lowpass filtered output was then used as a starting model for 3D auto ...詳細: All side views and a subset of top and bottom views were used for initial model generation in RELION-3.1. The scaled and lowpass filtered output was then used as a starting model for 3D auto refinement in a 512x512 pixel box.
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C2 (2回回転対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.05 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) / 使用した粒子像数: 217668
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1) / 詳細: Angle assignment was performed within RELION3.1
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1) / 詳細: Angle assignment was performed within RELION3.1
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1)
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

精密化空間: RECIPROCAL / プロトコル: AB INITIO MODEL / 温度因子: 52.5 / 当てはまり具合の基準: Best Fit

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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)

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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