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- EMDB-17778: Engineered glycolyl-CoA carboxylase (G20R variant) with bound CoA -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-17778
タイトルEngineered glycolyl-CoA carboxylase (G20R variant) with bound CoA
マップデータmain map
試料
  • 複合体: glycolyl-CoA carboxylase with bound CoA
    • タンパク質・ペプチド: Propionyl-CoA carboxylase beta chain
    • タンパク質・ペプチド: Propionyl-CoA carboxylase alpha subunit
  • リガンド: COENZYME A補酵素A
  • リガンド: 5-(HEXAHYDRO-2-OXO-1H-THIENO[3,4-D]IMIDAZOL-6-YL)PENTANAL
  • リガンド: water水
キーワードglycolyl-CoA carboxylase / LIGASE (リガーゼ)
機能・相同性
機能・相同性情報


urea carboxylase activity / プロピオニルCoAカルボキシラーゼ / propionyl-CoA carboxylase activity / methylcrotonoyl-CoA carboxylase activity / lipid catabolic process / ATP binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
Propionyl-coenzyme A carboxylase, BT domain / Propionyl-coenzyme A carboxylase BT domain / Acetyl-coenzyme A carboxyltransferase, C-terminal / Acetyl-coenzyme A (CoA) carboxyltransferase C-terminal domain profile. / Acetyl-coenzyme A carboxyltransferase, N-terminal / Acetyl-coenzyme A (CoA) carboxyltransferase N-terminal domain profile. / アセチルCoAカルボキシラーゼ / Carboxyl transferase domain / Biotin-binding site / Biotin-requiring enzymes attachment site. ...Propionyl-coenzyme A carboxylase, BT domain / Propionyl-coenzyme A carboxylase BT domain / Acetyl-coenzyme A carboxyltransferase, C-terminal / Acetyl-coenzyme A (CoA) carboxyltransferase C-terminal domain profile. / Acetyl-coenzyme A carboxyltransferase, N-terminal / Acetyl-coenzyme A (CoA) carboxyltransferase N-terminal domain profile. / アセチルCoAカルボキシラーゼ / Carboxyl transferase domain / Biotin-binding site / Biotin-requiring enzymes attachment site. / Biotin carboxylase-like, N-terminal domain / Biotin carboxylase, C-terminal / Biotin carboxylation domain / Biotin carboxylase, N-terminal domain / Biotin carboxylase C-terminal domain / Biotin carboxylation domain profile. / Biotin carboxylase C-terminal domain / Carbamoyl-phosphate synthase subdomain signature 1. / Carbamoyl-phosphate synthetase large subunit-like, ATP-binding domain / Carbamoyl-phosphate synthase L chain, ATP binding domain / Biotin-requiring enzyme / Rudiment single hybrid motif / Biotinyl/lipoyl domain profile. / Biotin/lipoyl attachment / Single hybrid motif / Pre-ATP-grasp domain superfamily / ATP-grasp fold / ATP-grasp fold profile. / ClpP/crotonase-like domain superfamily / Carbamoyl-phosphate synthase subdomain signature 2.
類似検索 - ドメイン・相同性
Propionyl-CoA carboxylase beta chain / プロピオニルCoAカルボキシラーゼ
類似検索 - 構成要素
生物種Methylorubrum extorquens AM1 (バクテリア)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.31 Å
データ登録者Zarzycki J / Marchal DG / Schulz L / Prinz S / Erb TJ
資金援助European Union, ドイツ, 3件
OrganizationGrant number国
European Commission862087European Union
Max Planck Society ドイツ
Joachim Herz Stiftung ドイツ
引用ジャーナル: ACS Synth Biol / 年: 2023
タイトル: Machine Learning-Supported Enzyme Engineering toward Improved CO-Fixation of Glycolyl-CoA Carboxylase.
著者: Daniel G Marchal / Luca Schulz / Ingmar Schuster / Jelena Ivanovska / Nicole Paczia / Simone Prinz / Jan Zarzycki / Tobias J Erb /
要旨: Glycolyl-CoA carboxylase (GCC) is a new-to-nature enzyme that catalyzes the key reaction in the tartronyl-CoA (TaCo) pathway, a synthetic photorespiration bypass that was recently designed to improve ...Glycolyl-CoA carboxylase (GCC) is a new-to-nature enzyme that catalyzes the key reaction in the tartronyl-CoA (TaCo) pathway, a synthetic photorespiration bypass that was recently designed to improve photosynthetic CO fixation. GCC was created from propionyl-CoA carboxylase (PCC) through five mutations. However, despite reaching activities of naturally evolved biotin-dependent carboxylases, the quintuple substitution variant GCC M5 still lags behind 4-fold in catalytic efficiency compared to its template PCC and suffers from futile ATP hydrolysis during CO fixation. To further improve upon GCC M5, we developed a machine learning-supported workflow that reduces screening efforts for identifying improved enzymes. Using this workflow, we present two novel GCC variants with 2-fold increased carboxylation rate and 60% reduced energy demand, respectively, which are able to address kinetic and thermodynamic limitations of the TaCo pathway. Our work highlights the potential of combining machine learning and directed evolution strategies to reduce screening efforts in enzyme engineering.
履歴
登録2023年6月30日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年11月29日-
マップ公開2023年11月29日-
更新2023年12月27日-
現状2023年12月27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_17778.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_17778.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 476.8 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈main map
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.837 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.09
最小 - 最大-0.7776795 - 1.4050127
平均 (標準偏差)0.00017948337 (±0.032018308)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ500500500
Spacing500500500
セルA=B=C: 418.5 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: half map A

ファイルemd_17778_half_map_1.map
注釈half map A
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 B

ファイルemd_17778_half_map_2.map
注釈half map B
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 : glycolyl-CoA carboxylase with bound CoA

全体名称: glycolyl-CoA carboxylase with bound CoA
要素
  • 複合体: glycolyl-CoA carboxylase with bound CoA
    • タンパク質・ペプチド: Propionyl-CoA carboxylase beta chain
    • タンパク質・ペプチド: Propionyl-CoA carboxylase alpha subunit
  • リガンド: COENZYME A補酵素A
  • リガンド: 5-(HEXAHYDRO-2-OXO-1H-THIENO[3,4-D]IMIDAZOL-6-YL)PENTANAL
  • リガンド: water水

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超分子 #1: glycolyl-CoA carboxylase with bound CoA

超分子名称: glycolyl-CoA carboxylase with bound CoA / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#2
由来(天然)生物種: Methylorubrum extorquens AM1 (バクテリア)

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分子 #1: Propionyl-CoA carboxylase beta chain

分子名称: Propionyl-CoA carboxylase beta chain / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO / EC番号: プロピオニルCoAカルボキシラーゼ
由来(天然)生物種: Methylorubrum extorquens AM1 (バクテリア)
分子量理論値: 55.990953 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: MKDILEKLEE RRAQARLGGG EKRLEAQHKR GKLTARERIE LLLDHGSFEE FDMFVQHRST DFGMEKQKIP GDGVVTGWGT VNGRTVFLF SKDFTVFGGS NSEAHAAKIV KVQDMALKMR APIIGIFDAG GARIQEGVAA LGGHGEVFRR NVAASGVIPQ I SVIMGPCA ...文字列:
MKDILEKLEE RRAQARLGGG EKRLEAQHKR GKLTARERIE LLLDHGSFEE FDMFVQHRST DFGMEKQKIP GDGVVTGWGT VNGRTVFLF SKDFTVFGGS NSEAHAAKIV KVQDMALKMR APIIGIFDAG GARIQEGVAA LGGHGEVFRR NVAASGVIPQ I SVIMGPCA GGDVYSPAMT DFIFMVRDTS YMFVTGPDVV KTVTNEVVTA EELGGAKVHT SKSSIADGSF ENDVEAILQI RR LLDFLPA NNIEGVPEIE SFDDVNRLDK SLDTLIPDNP NKPYDMGELI RRVVDEGDFF EIQAAYARNI ITGFGRVEGR TVG FVANQP LVLAGVLDSD ASRKAARFVR FCNAFSIPIV TFVDVPGFLP GTAQEYGGLI KHGAKLLFAY SQATVPLVTI ITRK AFGGA YIVMASKHVG ADLNYAWPTA QIAVMGAKGA VEIIFRAEIG DADKVAERTK EYEDRFLSPF VAAERGYIDE VIMPH STRK RIARALGMLR TKEMEQPRKK HDNIPL

UniProtKB: Propionyl-CoA carboxylase beta chain

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分子 #2: Propionyl-CoA carboxylase alpha subunit

分子名称: Propionyl-CoA carboxylase alpha subunit / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO / EC番号: プロピオニルCoAカルボキシラーゼ
由来(天然)生物種: Methylorubrum extorquens AM1 (バクテリア)
分子量理論値: 71.986961 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: MFDKILIANR GEIACRIIKT AQKMGIKTVA VYSDADRDAV HVAMADEAVH IGPAPAAQSY LLIEKIIDAC KQTGAQAVHP GYGFLSERE SFPKALAEAG IVFIGPNPGA IAAMGDKIES KKAAAAAEVS TVPGFLGVIE SPEHAVTIAD EIGYPVMIKA S AGGGGKGM ...文字列:
MFDKILIANR GEIACRIIKT AQKMGIKTVA VYSDADRDAV HVAMADEAVH IGPAPAAQSY LLIEKIIDAC KQTGAQAVHP GYGFLSERE SFPKALAEAG IVFIGPNPGA IAAMGDKIES KKAAAAAEVS TVPGFLGVIE SPEHAVTIAD EIGYPVMIKA S AGGGGKGM RIAESADEVA EGFARAKSEA SSSFGDDRVF VEKFITDPRH IEIQVIGDKH GNVIYLGERE CSIQRRNQKV IE EAPSPLL DEETRRKMGE QAVALAKAVN YDSAGTVEFV AGQDKSFYFL EMNTRLQVEH PVTEMITGLD LVELMIRVAA GEK LPLSQD QVKLDGWAVE SRVYAEDPTR NFLPSIGRLT TYQPPEEGPL GGAIVRNDTG VEEGGEIAIH YDPMIAKLVT WAPT RLEAI EAQATALDAF AIEGIRHNIP FLATLMAHPR WRDGRLSTGF IKEEFPEGFI APEPEGPVAH RLAAVAAAID HKLNI RKRG ISGQMRDPSL LTFQRERVVV LSGQRFNVTV DPDGDDLLVT FDDGTTAPVR SAWRPGAPVW SGTVGDQSVA IQVRPL LNG VFLQHAGAAA EARVFTRREA ELADLMPVKE NAGSGKQLLC PMPGLVKQIM VSEGQEVKNG EPLAIVEAMK MENVLRA ER DGTISKIAAK EGDSLAVDAV ILEFA

UniProtKB: プロピオニルCoAカルボキシラーゼ

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分子 #3: COENZYME A

分子名称: COENZYME A / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 6 / 式: COA
分子量理論値: 767.534 Da
Chemical component information

ChemComp-COA:
COENZYME A / CoA / 補酵素A

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分子 #4: 5-(HEXAHYDRO-2-OXO-1H-THIENO[3,4-D]IMIDAZOL-6-YL)PENTANAL

分子名称: 5-(HEXAHYDRO-2-OXO-1H-THIENO[3,4-D]IMIDAZOL-6-YL)PENTANAL
タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 6 / 式: BTI
分子量理論値: 228.311 Da
Chemical component information

ChemComp-BTI:
5-(HEXAHYDRO-2-OXO-1H-THIENO[3,4-D]IMIDAZOL-6-YL)PENTANAL

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分子 #5: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 866 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER / 水

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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: 7.8
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 277 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
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 FIELDBright-field microscopy / 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）: 0.5 µm
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 平均電子線量: 55.0 e/Å2
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: PDB ENTRY
PDBモデル - PDB ID:

6ybq

初期 角度割当タイプ: PROJECTION MATCHING
最終 角度割当タイプ: PROJECTION MATCHING
最終 再構成想定した対称性 - 点群: D3 (2回x3回 2面回転対称)
解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.31 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 113824
FSC曲線 (解像度の算出)

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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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