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- EMDB-16889: Cryo-EM structure of ADP-bound, filamentous beta-actin harboring ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-16889
タイトルCryo-EM structure of ADP-bound, filamentous beta-actin harboring the N111S mutation
マップデータSharpened, local-resolution filtered cryo-EM density map of filamentous beta-actin harboring the N111S mutation.
試料
  • 複合体: Actin filament harboring the N111S mutation.
    • タンパク質・ペプチド: Actin, cytoplasmic 1, N-terminally processed
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: water
キーワードActin filament / cytoskeletal protein / ATPase / STRUCTURAL PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


positive regulation of norepinephrine uptake / cellular response to cytochalasin B / regulation of transepithelial transport / morphogenesis of a polarized epithelium / bBAF complex / postsynaptic actin cytoskeleton organization / npBAF complex / protein localization to adherens junction / nBAF complex / brahma complex ...positive regulation of norepinephrine uptake / cellular response to cytochalasin B / regulation of transepithelial transport / morphogenesis of a polarized epithelium / bBAF complex / postsynaptic actin cytoskeleton organization / npBAF complex / protein localization to adherens junction / nBAF complex / brahma complex / Tat protein binding / postsynaptic actin cytoskeleton / structural constituent of postsynaptic actin cytoskeleton / GBAF complex / Formation of annular gap junctions / dense body / regulation of G0 to G1 transition / Gap junction degradation / Cell-extracellular matrix interactions / Folding of actin by CCT/TriC / apical protein localization / regulation of double-strand break repair / adherens junction assembly / regulation of nucleotide-excision repair / Prefoldin mediated transfer of substrate to CCT/TriC / RSC-type complex / RHOF GTPase cycle / Adherens junctions interactions / tight junction / Interaction between L1 and Ankyrins / Sensory processing of sound by outer hair cells of the cochlea / regulation of mitotic metaphase/anaphase transition / Sensory processing of sound by inner hair cells of the cochlea / SWI/SNF complex / regulation of norepinephrine uptake / regulation of synaptic vesicle endocytosis / positive regulation of double-strand break repair / apical junction complex / positive regulation of T cell differentiation / regulation of cyclin-dependent protein serine/threonine kinase activity / establishment or maintenance of cell polarity / maintenance of blood-brain barrier / cortical cytoskeleton / NuA4 histone acetyltransferase complex / positive regulation of stem cell population maintenance / nitric-oxide synthase binding / Regulation of MITF-M-dependent genes involved in pigmentation / regulation of G1/S transition of mitotic cell cycle / Recycling pathway of L1 / brush border / kinesin binding / negative regulation of cell differentiation / calyx of Held / positive regulation of double-strand break repair via homologous recombination / EPH-ephrin mediated repulsion of cells / regulation of protein localization to plasma membrane / RHO GTPases Activate WASPs and WAVEs / positive regulation of myoblast differentiation / RHO GTPases activate IQGAPs / EPHB-mediated forward signaling / substantia nigra development / axonogenesis / negative regulation of protein binding / Regulation of endogenous retroelements by Piwi-interacting RNAs (piRNAs) / cell motility / Translocation of SLC2A4 (GLUT4) to the plasma membrane / actin filament / RHO GTPases Activate Formins / positive regulation of cell differentiation / FCGR3A-mediated phagocytosis / adherens junction / regulation of transmembrane transporter activity / 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 / Signaling by high-kinase activity BRAF mutants / DNA Damage Recognition in GG-NER / MAP2K and MAPK activation / tau protein binding / B-WICH complex positively regulates rRNA expression / Schaffer collateral - CA1 synapse / structural constituent of cytoskeleton / platelet aggregation / Regulation of actin dynamics for phagocytic cup formation / kinetochore / VEGFA-VEGFR2 Pathway / nuclear matrix / cytoplasmic ribonucleoprotein granule / Signaling by RAF1 mutants / Signaling by moderate kinase activity BRAF mutants / Paradoxical activation of RAF signaling by kinase inactive BRAF / Signaling downstream of RAS mutants / UCH proteinases / Signaling by BRAF and RAF1 fusions / nucleosome / cell-cell junction / actin cytoskeleton / lamellipodium / Clathrin-mediated endocytosis / presynapse / Factors involved in megakaryocyte development and platelet production / HATs acetylate histones
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, cytoplasmic 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: 2.3 Å
データ登録者Oosterheert W / Blanc FEC / Roy A / Belyy A / Hofnagel O / Hummer G / Bieling P / Raunser S
資金援助 ドイツ, European Union, 3件
OrganizationGrant number国
Max Planck Society ドイツ
Alexander von Humboldt Foundation ドイツ
European Research Council (ERC)856118European Union
引用ジャーナル: Nat Struct Mol Biol / 年: 2023
タイトル: Molecular mechanisms of inorganic-phosphate release from the core and barbed end of actin filaments.
著者: Wout Oosterheert / Florian E C Blanc / Ankit Roy / Alexander Belyy / Micaela Boiero Sanders / Oliver Hofnagel / Gerhard Hummer / Peter Bieling / Stefan Raunser /
要旨: The release of inorganic phosphate (P) from actin filaments constitutes a key step in their regulated turnover, which is fundamental to many cellular functions. The mechanisms underlying P release ...The release of inorganic phosphate (P) from actin filaments constitutes a key step in their regulated turnover, which is fundamental to many cellular functions. The mechanisms underlying P release from the core and barbed end of actin filaments remain unclear. Here, using human and bovine actin isoforms, we combine cryo-EM with molecular-dynamics simulations and in vitro reconstitution to demonstrate how actin releases P through a 'molecular backdoor'. While constantly open at the barbed end, the backdoor is predominantly closed in filament-core subunits and opens only transiently through concerted amino acid rearrangements. This explains why P escapes rapidly from the filament end but slowly from internal subunits. In a nemaline-myopathy-associated actin variant, the backdoor is predominantly open in filament-core subunits, resulting in accelerated P release and filaments with drastically shortened ADP-P caps. Our results provide the molecular basis for P release from actin and exemplify how a disease-linked mutation distorts the nucleotide-state distribution and atomic structure of the filament.
履歴
登録2023年3月22日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年8月9日-
マップ公開2023年8月9日-
更新2023年11月22日-
現状2023年11月22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_16889.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_16889.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 filamentous beta-actin harboring the N111S mutation.
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: 0.0375
最小 - 最大-0.16569497 - 0.39300117
平均 (標準偏差)0.00015015746 (±0.0064122896)
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_16889_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 filamentous...

ファイルemd_16889_additional_1.map
注釈3D refined, unsharpened cryo-EM density map of filamentous beta-actin harboring the N111S mutation.
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 of the refinement of filamentous...

ファイルemd_16889_half_map_1.map
注釈Half map 1 of the refinement of filamentous beta-actin harboring the N111S mutation.
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 of the refinement of filamentous...

ファイルemd_16889_half_map_2.map
注釈Half map 2 of the refinement of filamentous beta-actin harboring the N111S mutation.
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 : Actin filament harboring the N111S mutation.

全体名称: Actin filament harboring the N111S mutation.
要素
  • 複合体: Actin filament harboring the N111S mutation.
    • タンパク質・ペプチド: Actin, cytoplasmic 1, N-terminally processed
  • 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: Actin filament harboring the N111S mutation.

超分子名称: Actin filament harboring the N111S mutation. / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
詳細: Beta-actin was expressed as fusion protein, with thymosin beta4 and a deca-His-tag fused to the actin C-terminus. During the purification, thymosin beta-4 and the deca-His-tag were removed. ...詳細: Beta-actin was expressed as fusion protein, with thymosin beta4 and a deca-His-tag fused to the actin C-terminus. During the purification, thymosin beta-4 and the deca-His-tag were removed. Actin was purified as monomer from insect cells. It was then polymerized into a filament in vitro.
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: Actin, cytoplasmic 1, N-terminally processed

分子名称: Actin, cytoplasmic 1, N-terminally processed / 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: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 41.73659 KDa
組換発現生物種: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ)
配列文字列: MDDDIAALVV DNGSGMCKAG FAGDDAPRAV FPSIVGRPRH QGVMVGMGQK DSYVGDEAQS KRGILTLKYP IE(HIC)GIV TNW DDMEKIWHHT FYNELRVAPE EHPVLLTEAP LSPKANREKM TQIMFETFNT PAMYVAIQAV LSLYASGRTT GIVMDSG DG ...文字列:
MDDDIAALVV DNGSGMCKAG FAGDDAPRAV FPSIVGRPRH QGVMVGMGQK DSYVGDEAQS KRGILTLKYP IE(HIC)GIV TNW DDMEKIWHHT FYNELRVAPE EHPVLLTEAP LSPKANREKM TQIMFETFNT PAMYVAIQAV LSLYASGRTT GIVMDSG DG VTHTVPIYEG YALPHAILRL DLAGRDLTDY LMKILTERGY SFTTTAEREI VRDIKEKLCY VALDFEQEMA TAASSSSL E KSYELPDGQV ITIGNERFRC PEALFQPSFL GMESAGIHET TFNSIMKCDV DIRKDLYANT VLSGGTTMYP GIADRMQKE ITALAPSTMK IKIIAPPERK YSVWIGGSIL ASLSTFQQMW ISKQEYDESG PSIVHRKCF

UniProtKB: Actin, cytoplasmic 1

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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: 616 / 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2.5 mg/mL
緩衝液pH: 7.1
構成要素:
濃度名称式
10.0 mMHEPES
100.0 mMpotassium chlorideKCl
2.0 mMmagnesium chlorideMgCl2
1.0 mMEGTA
0.02 % (v/v)Tween20

詳細: 1x KMEH (10 mM HEPES pH 7.1, 100 mM KCl, 2 mM MgCl2, 1 mM EGTA) supplemented with 0.02% Tween20 (v/v)
グリッドモデル: Quantifoil R2/1 / 材質: COPPER / メッシュ: 300 / 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 / 前処理 - 時間: 90 sec.
凍結凍結剤: ETHANE-PROPANE / 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Actin filaments were reconstituted by adding salt to monomeric actin.

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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: 15 eV
詳細Titan Krios G3 microscope was aligned using Sherpa (FEI). Data collected in superresolution mode.
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 9516 / 平均電子線量: 70.0 e/Å2
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: SPOT SCAN / 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）: 0.8 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K3 operated in super-resolution mode.
粒子像選択選択した数: 2001281 / 詳細: crYOLO in filament mode.
初期モデルモデルのタイプ: EMDB MAP
EMDB ID:

15109

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: 2.3 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)
詳細: The final refinement was performed from local searches in RELION.
使用した粒子像数: 1756928
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: SPHIRE (ver. 1.4)
詳細: First 3D refinement was performed in helical SPHIRE with meridien alpha, which imposes helical restraints to limit particle shifts to the helical rise to prevent particle duplication, but ...詳細: First 3D refinement was performed in helical SPHIRE with meridien alpha, which imposes helical restraints to limit particle shifts to the helical rise to prevent particle duplication, but does not apply helical symmetry
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)
詳細: 3D classification without image alignment was performed in RELION to remove particles that did not contain high-resolution information.
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:

8a2t


Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
詳細chain C of pdb 8A2T (including all water molecules) was fit in the central actin subunit of the density map. After substitution of all alpha-actin specific amino-acids to the corresponding beta-actin residues, introducing the N111S mutation, and further manual model building in Coot, the resulting model was fitted in four more actin subunits (chains A, B, D, E) in the density map. The filament was modeled as a pentamer to capture the full interaction interface of the central subunit with its four neighboring subunits. All water molecules were first manually built, inspected and adjusted in the central subunit, and were then copied to the other chains with non-crystallographic symmetry (NCS). Because the local resolution was worse at the periphery of the reconstruction, we removed water molecules that displayed poor corresponding cryo-EM density in the non-central actin chains. The model was refined in Phenix real-space refine with NCS restraints but without Ramachandran and rotamer restraints.
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT
得られたモデル

PDB-8oid:
Cryo-EM structure of ADP-bound, filamentous beta-actin harboring the N111S mutation

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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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