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- EMDB-17733: Structure of the human mitochondrial iron-sulfur cluster biosynth... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-17733
タイトルStructure of the human mitochondrial iron-sulfur cluster biosynthesis complex during persulfide transfer (persulfide on NFS1 and ISCU2)
マップデータ
試料
  • 複合体: Iron-bound human NFS1-ISD11-ACP1-ISCU2-FXN (Fe-NIAUX) complex during persulfide transfer
    • タンパク質・ペプチド: Cysteine desulfurase
    • タンパク質・ペプチド: LYR motif-containing protein 4
    • タンパク質・ペプチド: Acyl carrier protein
    • タンパク質・ペプチド: Iron-sulfur cluster assembly enzyme ISCU
    • タンパク質・ペプチド: Frataxin mature form
  • リガンド: PYRIDOXAL-5'-PHOSPHATE
  • リガンド: S-[2-({N-[(2R)-2-hydroxy-3,3-dimethyl-4-(phosphonooxy)butanoyl]-beta-alanyl}amino)ethyl] dodecanethioate
  • リガンド: FE (II) ION
  • リガンド: water
キーワードcysteine desulfurase / FeS biosynthesis / FeS biogenesis / mitochondria / Friedreich's ataxia / persulfide / frataxin / TRANSFERASE
機能・相同性
機能・相同性情報


: / negative regulation of iron ion import across plasma membrane / molybdopterin cofactor metabolic process / proprioception / Molybdenum cofactor biosynthesis / positive regulation of lyase activity / positive regulation of succinate dehydrogenase activity / : / L-cysteine desulfurase complex / iron incorporation into metallo-sulfur cluster ...: / negative regulation of iron ion import across plasma membrane / molybdopterin cofactor metabolic process / proprioception / Molybdenum cofactor biosynthesis / positive regulation of lyase activity / positive regulation of succinate dehydrogenase activity / : / L-cysteine desulfurase complex / iron incorporation into metallo-sulfur cluster / [4Fe-4S] cluster assembly / Mitochondrial iron-sulfur cluster biogenesis / Complex III assembly / iron chaperone activity / positive regulation of mitochondrial electron transport, NADH to ubiquinone / Maturation of TCA enzymes and regulation of TCA cycle / cysteine desulfurase / cysteine desulfurase activity / negative regulation of organ growth / positive regulation of catalytic activity / mitochondrial respiratory chain complex III assembly / Mo-molybdopterin cofactor biosynthetic process / Mitochondrial protein import / mitochondrial [2Fe-2S] assembly complex / iron-sulfur cluster assembly complex / oxidative phosphorylation / response to iron ion / embryo development ending in birth or egg hatching / [2Fe-2S] cluster assembly / adult walking behavior / heme biosynthetic process / negative regulation of multicellular organism growth / organ growth / muscle cell cellular homeostasis / lipid biosynthetic process / lipid A biosynthetic process / iron-sulfur cluster assembly / acyl binding / ferroxidase / negative regulation of release of cytochrome c from mitochondria / acyl carrier activity / ferroxidase activity / protein autoprocessing / iron-sulfur cluster binding / phosphopantetheine binding / ferric iron binding / ferrous iron binding / 2 iron, 2 sulfur cluster binding / cellular response to hydrogen peroxide / fatty acid biosynthetic process / pyridoxal phosphate binding / iron ion transport / Maturation of replicase proteins / positive regulation of cell growth / molecular adaptor activity / intracellular iron ion homeostasis / nuclear body / mitochondrial matrix / iron ion binding / response to xenobiotic stimulus / positive regulation of cell population proliferation / lipid binding / centrosome / negative regulation of apoptotic process / protein homodimerization activity / mitochondrion / zinc ion binding / nucleoplasm / metal ion binding / nucleus / membrane / cytosol / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
LYRM4, LYR domain / : / Frataxin / ISC system FeS cluster assembly, IscU scaffold / Frataxin/CyaY / Frataxin conserved site / Frataxin-like domain / Frataxin family signature. / Frataxin family profile. / Frataxin-like domain ...LYRM4, LYR domain / : / Frataxin / ISC system FeS cluster assembly, IscU scaffold / Frataxin/CyaY / Frataxin conserved site / Frataxin-like domain / Frataxin family signature. / Frataxin family profile. / Frataxin-like domain / Cysteine desulfurase IscS / NIF system FeS cluster assembly, NifU, N-terminal / NifU-like N terminal domain / Frataxin/CyaY superfamily / Cysteine desulfurase / Aminotransferase class-V, pyridoxal-phosphate binding site / Aminotransferases class-V pyridoxal-phosphate attachment site. / Aminotransferase class V domain / Aminotransferase class-V / Complex 1 LYR protein domain / Complex 1 protein (LYR family) / Acyl carrier protein (ACP) / Phosphopantetheine attachment site / Phosphopantetheine attachment site. / Phosphopantetheine attachment site / ACP-like superfamily / Carrier protein (CP) domain profile. / Phosphopantetheine binding ACP domain / Pyridoxal phosphate-dependent transferase, small domain / Pyridoxal phosphate-dependent transferase, major domain / Pyridoxal phosphate-dependent transferase
類似検索 - ドメイン・相同性
Acyl carrier protein / Frataxin, mitochondrial / Iron-sulfur cluster assembly enzyme ISCU / LYR motif-containing protein 4 / Cysteine desulfurase
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト) / Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.58 Å
データ登録者Steinhilper R / Murphy BJ
資金援助 ドイツ, 1件
OrganizationGrant number国
Max Planck Society ドイツ
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: Mechanism and structural dynamics of sulfur transfer during de novo [2Fe-2S] cluster assembly on ISCU2.
著者: Vinzent Schulz / Ralf Steinhilper / Jonathan Oltmanns / Sven-A Freibert / Nils Krapoth / Uwe Linne / Sonja Welsch / Maren H Hoock / Volker Schünemann / Bonnie J Murphy / Roland Lill /
要旨: Maturation of iron-sulfur proteins in eukaryotes is initiated in mitochondria by the core iron-sulfur cluster assembly (ISC) complex, consisting of the cysteine desulfurase sub-complex NFS1-ISD11- ...Maturation of iron-sulfur proteins in eukaryotes is initiated in mitochondria by the core iron-sulfur cluster assembly (ISC) complex, consisting of the cysteine desulfurase sub-complex NFS1-ISD11-ACP1, the scaffold protein ISCU2, the electron donor ferredoxin FDX2, and frataxin, a protein dysfunctional in Friedreich's ataxia. The core ISC complex synthesizes [2Fe-2S] clusters de novo from Fe and a persulfide (SSH) bound at conserved cluster assembly site residues. Here, we elucidate the poorly understood Fe-dependent mechanism of persulfide transfer from cysteine desulfurase NFS1 to ISCU2. High-resolution cryo-EM structures obtained from anaerobically prepared samples provide snapshots that both visualize different stages of persulfide transfer from Cys381 to Cys138 and clarify the molecular role of frataxin in optimally positioning assembly site residues for fast sulfur transfer. Biochemical analyses assign ISCU2 residues essential for sulfur transfer, and reveal that Cys138 rapidly receives the persulfide without a detectable intermediate. Mössbauer spectroscopy assessing the Fe coordination of various sulfur transfer intermediates shows a dynamic equilibrium between pre- and post-sulfur-transfer states shifted by frataxin. Collectively, our study defines crucial mechanistic stages of physiological [2Fe-2S] cluster assembly and clarifies frataxin's molecular role in this fundamental process.
履歴
登録2023年6月26日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年5月1日-
マップ公開2024年5月1日-
更新2024年5月1日-
現状2024年5月1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_17733.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_17733.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 4.7 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X (Sec.)Y (Row.)Z (Col.)
1.03 Å/pix.
x 145 pix.
= 149.35 Å		1.03 Å/pix.
x 85 pix.
= 87.55 Å		1.03 Å/pix.
x 99 pix.
= 101.97 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

これらの図は立方格子座標系で作成されたものです

ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.03 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: 0.5
最小 - 最大-3.4473505 - 7.5943165
平均 (標準偏差)0.003163539 (±0.41300854)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderZYX
Origin634634
サイズ8599145
Spacing1458599
セルA: 149.34999 Å / B: 87.549995 Å / C: 101.96999 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_17733_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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ハーフマップ: #2

ファイルemd_17733_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_17733_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 : Iron-bound human NFS1-ISD11-ACP1-ISCU2-FXN (Fe-NIAUX) complex dur...

全体名称: Iron-bound human NFS1-ISD11-ACP1-ISCU2-FXN (Fe-NIAUX) complex during persulfide transfer
要素
  • 複合体: Iron-bound human NFS1-ISD11-ACP1-ISCU2-FXN (Fe-NIAUX) complex during persulfide transfer
    • タンパク質・ペプチド: Cysteine desulfurase
    • タンパク質・ペプチド: LYR motif-containing protein 4
    • タンパク質・ペプチド: Acyl carrier protein
    • タンパク質・ペプチド: Iron-sulfur cluster assembly enzyme ISCU
    • タンパク質・ペプチド: Frataxin mature form
  • リガンド: PYRIDOXAL-5'-PHOSPHATE
  • リガンド: S-[2-({N-[(2R)-2-hydroxy-3,3-dimethyl-4-(phosphonooxy)butanoyl]-beta-alanyl}amino)ethyl] dodecanethioate
  • リガンド: FE (II) ION
  • リガンド: water

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超分子 #1: Iron-bound human NFS1-ISD11-ACP1-ISCU2-FXN (Fe-NIAUX) complex dur...

超分子名称: Iron-bound human NFS1-ISD11-ACP1-ISCU2-FXN (Fe-NIAUX) complex during persulfide transfer
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#5
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: Cysteine desulfurase

分子名称: Cysteine desulfurase / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: cysteine desulfurase
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 44.969516 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: MSLRPLYMDV QATTPLDPRV LDAMLPYLIN YYGNPHSRTH AYGWESEAAM ERARQQVASL IGADPREIIF TSGATESNNI AIKGVARFY RSRKKHLITT QTEHKCVLDS CRSLEAEGFQ VTYLPVQKSG IIDLKELEAA IQPDTSLVSV MTVNNEIGVK Q PIAEIGRI ...文字列:
MSLRPLYMDV QATTPLDPRV LDAMLPYLIN YYGNPHSRTH AYGWESEAAM ERARQQVASL IGADPREIIF TSGATESNNI AIKGVARFY RSRKKHLITT QTEHKCVLDS CRSLEAEGFQ VTYLPVQKSG IIDLKELEAA IQPDTSLVSV MTVNNEIGVK Q PIAEIGRI CSSRKVYFHT DAAQAVGKIP LDVNDMKIDL MSISGHKIYG PKGVGAIYIR RRPRVRVEAL QSGGGQERGM RS GTVPTPL VVGLGAACEV AQQEMEYDHK RISKLSERLI QNIMKSLPDV VMNGDPKHHY PGCINLSFAY VEGESLLMAL KDV ALSSGS A(CSS)TSASLEPS YVLRAIGTDE DLAHSSIRFG IGRFTTEEEV DYTVEKCIQH VKRLREMSPL WEMVQDGIDL KSIKWTQH

UniProtKB: Cysteine desulfurase

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分子 #2: LYR motif-containing protein 4

分子名称: LYR motif-containing protein 4 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 13.502373 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列:
MGSSHHHHHH GSPTTENLYF QGHNMAASSR AQVLALYRAM LRESKRFSAY NYRTYAVRRI RDAFRENKNV KDPVEIQTLV NKAKRDLGV IRRQVHIGQL YSTDKLIIEN RDMPRT

UniProtKB: LYR motif-containing protein 4

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分子 #3: Acyl carrier protein

分子名称: Acyl carrier protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
分子量理論値: 8.64546 KDa
配列文字列:
MSTIEERVKK IIGEQLGVKQ EEVTNNASFV EDLGADSLDT VELVMALEEE FDTEIPDEEA EKITTVQAAI DYINGHQA

UniProtKB: Acyl carrier protein

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分子 #4: Iron-sulfur cluster assembly enzyme ISCU

分子名称: Iron-sulfur cluster assembly enzyme ISCU / タイプ: protein_or_peptide / ID: 4 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 15.716184 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列:
MAYHKKVVDH YENPRNVGSL DKTSKNVGTG LVGAPACGDV MKLQIQVDEK GKIVDARFKT FGCGSAIASS SLATEWVKGK TVEEALTIK NTDIAKELCL PPVKLH(CSS)SML AEDAIKAALA DYKLKQEPKK GEAEKKLEHH HHHH

UniProtKB: Iron-sulfur cluster assembly enzyme ISCU

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分子 #5: Frataxin mature form

分子名称: Frataxin mature form / タイプ: protein_or_peptide / ID: 5 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 14.554985 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列:
SNASGTLGHP GSLDETTYER LAEETLDSLA EFFEDLADKP YTFEDYDVSF GSGVLTVKLG GDLGTYVINK QTPNKQIWLS SPSSGPKRY DWTGKNWVYS HDGVSLHELL AAELTKALKT KLDLSSLAYS GKDA

UniProtKB: Frataxin, mitochondrial

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分子 #6: PYRIDOXAL-5'-PHOSPHATE

分子名称: PYRIDOXAL-5'-PHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 1 / 式: PLP
分子量理論値: 247.142 Da
Chemical component information

ChemComp-PLP:
PYRIDOXAL-5'-PHOSPHATE / ピリドキサ-ル5′-りん酸

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分子 #7: S-[2-({N-[(2R)-2-hydroxy-3,3-dimethyl-4-(phosphonooxy)butanoyl]-b...

分子名称: S-[2-({N-[(2R)-2-hydroxy-3,3-dimethyl-4-(phosphonooxy)butanoyl]-beta-alanyl}amino)ethyl] dodecanethioate
タイプ: ligand / ID: 7 / コピー数: 1 / 式: 8Q1
分子量理論値: 540.651 Da
Chemical component information

ChemComp-8Q1:
S-[2-({N-[(2R)-2-hydroxy-3,3-dimethyl-4-(phosphonooxy)butanoyl]-beta-alanyl}amino)ethyl] dodecanethioate

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分子 #8: FE (II) ION

分子名称: FE (II) ION / タイプ: ligand / ID: 8 / コピー数: 1 / 式: FE2
分子量理論値: 55.845 Da

+
分子 #9: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 9 / コピー数: 99 / 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particle

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試料調製

緩衝液pH: 7.4
凍結凍結剤: ETHANE

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電子顕微鏡法

顕微鏡TFS KRIOS
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
平均電子線量: 62.0 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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm
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

初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
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: 2.58 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.3) / 使用した粒子像数: 393707
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
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:

6nzu


Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
得られたモデル

PDB-8pk9:
Structure of the human mitochondrial iron-sulfur cluster biosynthesis complex during persulfide transfer (persulfide on NFS1 and ISCU2)

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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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