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- EMDB-16796: Cryo-EM structure of hexameric proteorhodopsin A18L mutant -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-16796
タイトルCryo-EM structure of hexameric proteorhodopsin A18L mutant
マップデータ
試料
  • 複合体: Hexameric proteorhodopsin A18L
    • タンパク質・ペプチド: Green-light absorbing proteorhodopsin
  • リガンド: RETINAL
キーワードMembrane protein / Light-driven proton pump / Proteorhodopsin / PROTON TRANSPORT
機能・相同性
機能・相同性情報


light-activated monoatomic ion channel activity / photoreceptor activity / phototransduction / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Proteorhodopsin / Bacterial rhodopsins signature 1. / Rhodopsin, retinal binding site / Bacteriorhodopsin-like protein / Archaeal/bacterial/fungal rhodopsins / Bacteriorhodopsin-like protein
類似検索 - ドメイン・相同性
Green-light absorbing proteorhodopsin
類似検索 - 構成要素
生物種uncultured Gammaproteobacteria bacterium (環境試料)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.54 Å
データ登録者Hirschi S / Lemmin T / Fotiadis D
資金援助 スイス, 1件
OrganizationGrant number国
Swiss National Science Foundation スイス
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: Structural insights into the mechanism and dynamics of proteorhodopsin biogenesis and retinal scavenging.
著者: Stephan Hirschi / Thomas Lemmin / Nooraldeen Ayoub / David Kalbermatter / Daniele Pellegata / Zöhre Ucurum / Jürg Gertsch / Dimitrios Fotiadis /
要旨: Microbial ion-pumping rhodopsins (MRs) are extensively studied retinal-binding membrane proteins. However, their biogenesis, including oligomerisation and retinal incorporation, remains poorly ...Microbial ion-pumping rhodopsins (MRs) are extensively studied retinal-binding membrane proteins. However, their biogenesis, including oligomerisation and retinal incorporation, remains poorly understood. The bacterial green-light absorbing proton pump proteorhodopsin (GPR) has emerged as a model protein for MRs and is used here to address these open questions using cryo-electron microscopy (cryo-EM) and molecular dynamics (MD) simulations. Specifically, conflicting studies regarding GPR stoichiometry reported pentamer and hexamer mixtures without providing possible assembly mechanisms. We report the pentameric and hexameric cryo-EM structures of a GPR mutant, uncovering the role of the unprocessed N-terminal signal peptide in the assembly of hexameric GPR. Furthermore, certain proteorhodopsin-expressing bacteria lack retinal biosynthesis pathways, suggesting that they scavenge the cofactor from their environment. We shed light on this hypothesis by solving the cryo-EM structure of retinal-free proteoopsin, which together with mass spectrometry and MD simulations suggests that decanoate serves as a temporary placeholder for retinal in the chromophore binding pocket. Further MD simulations elucidate possible pathways for the exchange of decanoate and retinal, offering a mechanism for retinal scavenging. Collectively, our findings provide insights into the biogenesis of MRs, including their oligomeric assembly, variations in protomer stoichiometry and retinal incorporation through a potential cofactor scavenging mechanism.
履歴
登録2023年3月5日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年7月3日-
マップ公開2024年7月3日-
更新2024年9月4日-
現状2024年9月4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_16796.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_16796.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 11.4 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.)Y (Row.)X (Col.)
1.26 Å/pix.
x 144 pix.
= 180.84 Å		1.26 Å/pix.
x 144 pix.
= 180.84 Å		1.26 Å/pix.
x 144 pix.
= 180.84 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: 1.25583 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: 0.55
最小 - 最大-3.4203637 - 4.4730344
平均 (標準偏差)0.030217573 (±0.1684466)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ144144144
Spacing144144144
セルA=B=C: 180.83995 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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ハーフマップ: #2

ファイルemd_16796_half_map_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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ハーフマップ: #1

ファイルemd_16796_half_map_2.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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試料の構成要素

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全体 : Hexameric proteorhodopsin A18L

全体名称: Hexameric proteorhodopsin A18L
要素
  • 複合体: Hexameric proteorhodopsin A18L
    • タンパク質・ペプチド: Green-light absorbing proteorhodopsin
  • リガンド: RETINAL

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超分子 #1: Hexameric proteorhodopsin A18L

超分子名称: Hexameric proteorhodopsin A18L / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: uncultured Gammaproteobacteria bacterium (環境試料)

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分子 #1: Green-light absorbing proteorhodopsin

分子名称: Green-light absorbing proteorhodopsin / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: uncultured Gammaproteobacteria bacterium (環境試料)
分子量理論値: 28.110854 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MGKLLLILGS VIALPTFLAG GGDLDASDYT GVSFWLVTAA LLASTVFFFV ERDRVSAKWK TSLTVSGLVT GIAFWHYMYM RGVWIETGD SPTVFRYIDW LLTVPLLICE FYLILAAATN VAGSLFKKLL VGSLVMLVFG YMGEAGIMAA WPAFIIGCLA W VYMIYELW ...文字列:
MGKLLLILGS VIALPTFLAG GGDLDASDYT GVSFWLVTAA LLASTVFFFV ERDRVSAKWK TSLTVSGLVT GIAFWHYMYM RGVWIETGD SPTVFRYIDW LLTVPLLICE FYLILAAATN VAGSLFKKLL VGSLVMLVFG YMGEAGIMAA WPAFIIGCLA W VYMIYELW AGEGKSACNT ASPAVQSAYN TMMYIIIFGW AIYPVGYFTG YLMGDGGSAL NLNLIYNLAD FVNKILFGLI IW NVAVKES SNAGHHHHH

UniProtKB: Green-light absorbing proteorhodopsin

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分子 #2: RETINAL

分子名称: RETINAL / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 6 / 式: RET
分子量理論値: 284.436 Da
Chemical component information

ChemComp-RET:
RETINAL / (7Z,9Z,11Z,13Z)-レチナ-ル

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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4.2 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
凍結凍結剤: ETHANE / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 平均電子線量: 49.8 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: OTHER / 撮影モード: BRIGHT FIELD / 最大 デフォーカス（公称値）: 1.7 µm
最小 デフォーカス（公称値）: 0.7000000000000001 µm
倍率（公称値）: 105000
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

初期モデルモデルのタイプ: NONE
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C2 (2回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.54 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 使用した粒子像数: 237013
初期 角度割当タイプ: ANGULAR RECONSTITUTION
最終 角度割当タイプ: ANGULAR RECONSTITUTION

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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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