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- EMDB-19064: CryoEM reconstruction of SARS-CoV-2 spike in complex with nanobod... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-19064
タイトルCryoEM reconstruction of SARS-CoV-2 spike in complex with nanobody tri-TMH (partially open conformation)
マップデータMap filtered to local resolution
試料
  • 複合体: SARS-CoV-2 spike in complex with nanobody tri-TMH
    • タンパク質・ペプチド: SARS-CoV-2 spike protein
    • タンパク質・ペプチド: Tri-TMH multimodular nanobody
キーワードSARS-CoV-2 spike / nanobody / trimodular nanobody / VIRAL PROTEIN
生物種Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (ウイルス) / Vicugna pacos (アルパカ)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.28 Å
データ登録者Rissanen I / Hannula L / Huiskonen JT
資金援助 フィンランド, 3件
OrganizationGrant number国
Academy of Finland336492 フィンランド
Academy of Finland342988 フィンランド
Academy of Finland346508 フィンランド
引用ジャーナル: Microbiol Spectr / 年: 2024
タイトル: Nanobody engineering for SARS-CoV-2 neutralization and detection.
著者: Liina Hannula / Suvi Kuivanen / Jonathan Lasham / Ravi Kant / Lauri Kareinen / Mariia Bogacheva / Tomas Strandin / Tarja Sironen / Jussi Hepojoki / Vivek Sharma / Petri Saviranta / Anja Kipar ...著者: Liina Hannula / Suvi Kuivanen / Jonathan Lasham / Ravi Kant / Lauri Kareinen / Mariia Bogacheva / Tomas Strandin / Tarja Sironen / Jussi Hepojoki / Vivek Sharma / Petri Saviranta / Anja Kipar / Olli Vapalahti / Juha T Huiskonen / Ilona Rissanen /
要旨: In response to the ongoing COVID-19 pandemic, the quest for coronavirus inhibitors has inspired research on a variety of small proteins beyond conventional antibodies, including robust single-domain ...In response to the ongoing COVID-19 pandemic, the quest for coronavirus inhibitors has inspired research on a variety of small proteins beyond conventional antibodies, including robust single-domain antibody fragments, i.e., "nanobodies." Here, we explore the potential of nanobody engineering in the development of antivirals and diagnostic tools. Through fusion of nanobody domains that target distinct binding sites, we engineered multimodular nanobody constructs that neutralize wild-type SARS-CoV-2 and the Alpha and Delta variants at high potency, with IC values as low as 50 pM. Despite simultaneous binding to distinct epitopes, Beta and Omicron variants were more resistant to neutralization by the multimodular nanobodies, which highlights the importance of accounting for antigenic drift in the design of biologics. To further explore the applications of nanobody engineering in outbreak management, we present an assay based on fusions of nanobodies with fragments of NanoLuc luciferase that can detect sub-nanomolar quantities of the SARS-CoV-2 spike protein in a single step. Our work showcases the potential of nanobody engineering to combat emerging infectious diseases.
IMPORTANCE: Nanobodies, small protein binders derived from the camelid antibody, are highly potent inhibitors of respiratory viruses that offer several advantages over conventional antibodies as ...IMPORTANCE: Nanobodies, small protein binders derived from the camelid antibody, are highly potent inhibitors of respiratory viruses that offer several advantages over conventional antibodies as candidates for specific therapies, including high stability and low production costs. In this work, we leverage the unique properties of nanobodies and apply them as building blocks for new therapeutic and diagnostic tools. We report ultra-potent SARS-CoV-2 inhibition by engineered nanobodies comprising multiple modules in structure-guided combinations and develop nanobodies that carry signal molecules, allowing rapid detection of the SARS-CoV-2 spike protein. Our results highlight the potential of engineered nanobodies in the development of effective countermeasures, both therapeutic and diagnostic, to manage outbreaks of emerging viruses.
履歴
登録2023年12月7日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年1月31日-
マップ公開2024年1月31日-
更新2024年4月17日-
現状2024年4月17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_19064.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_19064.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 512 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Map filtered to local resolution
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.82 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.15
最小 - 最大-0.9742123 - 2.0534449
平均 (標準偏差)0.0013255096 (±0.0312633)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ512512512
Spacing512512512
セルA=B=C: 419.84 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_19064_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: Half map A

ファイルemd_19064_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_19064_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 : SARS-CoV-2 spike in complex with nanobody tri-TMH

全体名称: SARS-CoV-2 spike in complex with nanobody tri-TMH
要素
  • 複合体: SARS-CoV-2 spike in complex with nanobody tri-TMH
    • タンパク質・ペプチド: SARS-CoV-2 spike protein
    • タンパク質・ペプチド: Tri-TMH multimodular nanobody

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超分子 #1: SARS-CoV-2 spike in complex with nanobody tri-TMH

超分子名称: SARS-CoV-2 spike in complex with nanobody tri-TMH / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (ウイルス)

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分子 #1: SARS-CoV-2 spike protein

分子名称: SARS-CoV-2 spike protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (ウイルス)
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: TGQCVNLTTR TQLPPAYTNS FTRGVYYPDK VFRSSVLHST QDLFLPFFSN VTWFHAIHVS GTNGTKRFDN PVLPFNDGVY FASTEKSNII RGWIFGTTLD SKTQSLLIVN NATNVVIKVC EFQFCNDPFL GVYYHKNNKS WMESEFRVYS SANNCTFEYV SQPFLMDLEG ...文字列:
TGQCVNLTTR TQLPPAYTNS FTRGVYYPDK VFRSSVLHST QDLFLPFFSN VTWFHAIHVS GTNGTKRFDN PVLPFNDGVY FASTEKSNII RGWIFGTTLD SKTQSLLIVN NATNVVIKVC EFQFCNDPFL GVYYHKNNKS WMESEFRVYS SANNCTFEYV SQPFLMDLEG KQGNFKNLRE FVFKNIDGYF KIYSKHTPIN LVRDLPQGFS ALEPLVDLPI GINITRFQTL LALHRSYLTP GDSSSGWTAG AAAYYVGYLQ PRTFLLKYNE NGTITDAVDC ALDPLSETKC TLKSFTVEKG IYQTSNFRVQ PTESIVRFPN ITNLCPFGEV FNATRFASVY AWNRKRISNC VADYSVLYNS ASFSTFKCYG VSPTKLNDLC FTNVYADSFV IRGDEVRQIA PGQTGKIADY NYKLPDDFTG CVIAWNSNNL DSKVGGNYNY LYRLFRKSNL KPFERDISTE IYQAGSTPCN GVEGFNCYFP LQSYGFQPTN GVGYQPYRVV VLSFELLHAP ATVCGPKKST NLVKNKCVNF NFNGLTGTGV LTESNKKFLP FQQFGRDIAD TTDAVRDPQT LEILDITPCS FGGVSVITPG TNTSNQVAVL YQDVNCTEVP VAIHADQLTP TWRVYSTGSN VFQTRAGCLI GAEHVNNSYE CDIPIGAGIC ASYQTQTNSP GSASSVASQS IIAYTMSLGA ENSVAYSNNS IAIPTNFTIS VTTEILPVSM TKTSVDCTMY ICGDSTECSN LLLQYGSFCT QLNRALTGIA VEQDKNTQEV FAQVKQIYKT PPIKDFGGFN FSQILPDPSK PSKRSFIEDL LFNKVTLADA GFIKQYGDCL GDIAARDLIC AQKFNGLTVL PPLLTDEMIA QYTSALLAGT ITSGWTFGAG AALQIPFAMQ MAYRFNGIGV TQNVLYENQK LIANQFNSAI GKIQDSLSST ASALGKLQDV VNQNAQALNT LVKQLSSNFG AISSVLNDIL SRLDPPEAEV QIDRLITGRL QSLQTYVTQQ LIRAAEIRAS ANLAATKMSE CVLGQSKRVD FCGKGYHLMS FPQSAPHGVV FLHVTYVPAQ EKNFTTAPAI CHDGKAHFPR EGVFVSNGTH WFVTQRNFYE PQIITTDNTF VSGNCDVVIG IVNNTVYDPL QPELDSFKEE LDKYFKNHTS PDVDLGDISG INASVVNIQK EIDRLNEVAK NLNESLIDLQ ELGKYEQGTG YIPEAPRDGQ AYVRKDGEWV LLSTFLGSGL EVLFQGPGSG RGVPHIVMVD AYKRYKGSGH HHHHHHH

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分子 #2: Tri-TMH multimodular nanobody

分子名称: Tri-TMH multimodular nanobody / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Vicugna pacos (アルパカ)
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MRGSHHHHHH GMASMTGGQQ MGRDLYDDDD KDHPFTQVQL VETGGGLVQP GGSLRLSCAA SGFTFSSVYM NWVRQAPGKG PEWVSRISPN SGNIGYTDSV KGRFTISRDN AKNTLYLQMN NLKPEDTALY YCAIGLNLSS SSVRGQGTQV TVSSGGGGSG GGGSGGGGSG ...文字列:
MRGSHHHHHH GMASMTGGQQ MGRDLYDDDD KDHPFTQVQL VETGGGLVQP GGSLRLSCAA SGFTFSSVYM NWVRQAPGKG PEWVSRISPN SGNIGYTDSV KGRFTISRDN AKNTLYLQMN NLKPEDTALY YCAIGLNLSS SSVRGQGTQV TVSSGGGGSG GGGSGGGGSG GGGSQVQLVE SGGGLVQAGG SLRLSCAASG FPVEVWRMEW YRQAPGKERE GVAAIESYGH GTRYADSVKG RFTISRDNAK NTVYLQMNSL KPEDTAVYYC NVYDDGQLAY HYDYWGQGTQ VTVSSGGGGS GGGGSGGGGS GGGGSQVQLV ESGGGLMQAG GSLRLSCAVS GRTFSTAAMG WFRQAPGKER EFVAAIRWSG GSAYYADSVK GRFTISRDKA KNTVYLQMNS LKYEDTAVYY CAQTHYVSYL LSDYATWPYD YWGQGTQVTV SS

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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: 8 / 詳細: 10 mM Tris pH 8, 150 mM NaCl
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 200 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 30 sec.
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 274.15 K / 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 K2 QUANTUM (4k x 4k)
検出モード: COUNTING / デジタル化 - 画像ごとのフレーム数: 1-40 / 実像数: 3073 / 平均露光時間: 5.0 sec. / 平均電子線量: 1.38 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）: 3.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.5 µm
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: C1 (非対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.28 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1)
詳細: After refinement, the map was filtered to local resolution
使用した粒子像数: 42440
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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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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