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- EMDB-23999: Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 4.0 -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-23999
タイトルStructure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 4.0
マップデータAAV9 capsid structure at pH 4.0
試料
  • ウイルス: Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
    • タンパク質・ペプチド: Capsid protein VP1
キーワードadeno-associated virus / pH / phospholipase-A2 / capsid / gene therapy / AAV9 / dependoparvovirus / intracellular trafficking / endosome / VIRUS LIKE PARTICLE
機能・相同性Phospholipase A2-like domain / Phospholipase A2-like domain / Parvovirus coat protein VP2 / Parvovirus coat protein VP1/VP2 / Parvovirus coat protein VP2 / Capsid/spike protein, ssDNA virus / T=1 icosahedral viral capsid / structural molecule activity / Capsid protein VP1
機能・相同性情報
生物種Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.99 Å
データ登録者Penzes JJ / Chipman P
資金援助 米国, 5件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM109524 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM082946 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)S10 OD018142 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)S10 RR025080 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)U24 GM116788 米国
引用ジャーナル: J Virol / 年: 2021
タイトル: Adeno-associated Virus 9 Structural Rearrangements Induced by Endosomal Trafficking pH and Glycan Attachment.
著者: Judit J Penzes / Paul Chipman / Nilakshee Bhattacharya / Allison Zeher / Rick Huang / Robert McKenna / Mavis Agbandje-McKenna /
要旨: Adeno-associated viruses (AAVs) are small nonenveloped single-stranded DNA (ssDNA) viruses that are currently being developed as gene therapy biologics. After cell entry, AAVs traffic to the nucleus ...Adeno-associated viruses (AAVs) are small nonenveloped single-stranded DNA (ssDNA) viruses that are currently being developed as gene therapy biologics. After cell entry, AAVs traffic to the nucleus using the endo-lysosomal pathway. The subsequent decrease in pH triggers conformational changes to the capsid that enable the externalization of the capsid protein (VP) N termini, including the unique domain of the minor capsid protein VP1 (VP1u), which permits the phospholipase activity required for the capsid lysosomal egress. Here, we report the AAV9 capsid structure, determined at the endosomal pHs (7.4, 6.0, 5.5, and 4.0), and terminal galactose-bound AAV9 capsids at pHs 7.4 and 5.5 using cryo-electron microscopy and three-dimensional image reconstruction. Taken together, these studies provide insight into AAV9 capsid conformational changes at the 5-fold pore during endosomal trafficking, in both the presence and absence of its cellular glycan receptor. We visualized, for the first time, that acidification induces the externalization of the VP3 and possibly VP2 N termini, presumably in prelude to the externalization of VP1u at pH 4.0, which is essential for lysosomal membrane disruption. In addition, the structural study of AAV9-galactose interactions demonstrates that AAV9 remains attached to its glycan receptor at the late endosome pH 5.5. This interaction significantly alters the conformational stability of the variable region I of the VPs, as well as the dynamics associated with VP N terminus externalization. There are 13 distinct Adeno-associated virus (AAV) serotypes that are structurally homologous and whose capsid proteins (VP1 to -3) are similar in amino acid sequence. However, AAV9 is one of the most commonly studied and is used as a gene therapy vector. This is partly because AAV9 is capable of crossing the blood-brain barrier and readily transduces a wide array of tissues, including the central nervous system. In this study, we provide AAV9 capsid structural insight during intracellular trafficking. Although the AAV capsid has been shown to externalize the N termini of its VPs, to enzymatically disrupt the lysosome membrane at low pH, there was no structural evidence to confirm this. By utilizing AAV9 as our model, we provide the first structural evidence that the externalization process occurs at the protein interface at the icosahedral 5-fold symmetry axis and can be triggered by lowering the pH.
履歴
登録2021年5月13日-
ヘッダ(付随情報) 公開2021年7月21日-
マップ公開2021年7月21日-
更新2024年5月29日-
現状2024年5月29日処理サイト: RCSB / 状態: 公開

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構造の表示

ムービー
  • 表面図（断面を密度値に従い着色）
  • 表面レベル: 2
  • UCSF Chimeraによる作画
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  • 表面図（半径に従い着色）
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  • 原子モデル: PDB-7mtw
  • 表面レベル: 3
  • UCSF Chimeraによる作画
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  • 単純化した表面モデル + あてはめた原子モデル
  • 原子モデルPDB-7mtw
  • Jmolによる作画
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ムービービューア
構造ビューアEMマップ:
SurfViewMolmilJmol/JSmol
添付画像

emd_23999.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_23999.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 327.2 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈AAV9 capsid structure at pH 4.0
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.)X (Row.)Y (Col.)
1.09 Å/pix.
x 441 pix.
= 478.926 Å		1.09 Å/pix.
x 441 pix.
= 478.926 Å		1.09 Å/pix.
x 441 pix.
= 478.926 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: 1.086 Å
密度

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)
表面レベルBy EMDB: 2.0 / ムービー #1: 2
最小 - 最大-12.468602000000001 - 25.846703999999999
平均 (標準偏差)-0.000000000128963 (±1.0000001)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderYXZ
Origin-220-220-220
サイズ441441441
Spacing441441441
セルA=B=C: 478.926 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z1.0861.0861.086
M x/y/z441441441
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z478.926478.926478.926
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ-220-220-220
NX/NY/NZ441441441
MAP C/R/S213
start NC/NR/NS-220-220-220
NC/NR/NS441441441
D min/max/mean-12.46925.847-0.000

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添付データ

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試料の構成要素

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全体 : Adeno-associated virus 9

全体名称: Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
要素
  • ウイルス: Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
    • タンパク質・ペプチド: Capsid protein VP1

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超分子 #1: Adeno-associated virus 9

超分子名称: Adeno-associated virus 9 / タイプ: virus / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all / NCBI-ID: 235455 / 生物種: Adeno-associated virus 9 / ウイルスタイプ: VIRUS-LIKE PARTICLE / ウイルス・単離状態: SEROTYPE / ウイルス・エンベロープ: No / ウイルス・中空状態: Yes
宿主生物種: Homo sapiens (ヒト)
ウイルス殻Shell ID: 1 / 名称: AAV9 virus like particle / 直径: 240.0 Å / T番号(三角分割数): 1

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分子 #1: Capsid protein VP1

分子名称: Capsid protein VP1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 59 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
分子量理論値: 58.474414 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: DGVGSSSGNW HCDSQWLGDR VITTSTRTWA LPTYNNHLYK QISNSTSGGS SNDNAYFGYS TPWGYFDFNR FHCHFSPRDW QRLINNNWG FRPKRLNFKL FNIQVKEVTD NNGVKTIANN LTSTVQVFTD SDYQLPYVLG SAHEGCLPPF PADVFMIPQY G YLTLNDGS ...文字列:
DGVGSSSGNW HCDSQWLGDR VITTSTRTWA LPTYNNHLYK QISNSTSGGS SNDNAYFGYS TPWGYFDFNR FHCHFSPRDW QRLINNNWG FRPKRLNFKL FNIQVKEVTD NNGVKTIANN LTSTVQVFTD SDYQLPYVLG SAHEGCLPPF PADVFMIPQY G YLTLNDGS QAVGRSSFYC LEYFPSQMLR TGNNFQFSYE FENVPFHSSY AHSQSLDRLM NPLIDQYLYY LSKTINGSGQ NQ QTLKFSV AGPSNMAVQG RNYIPGPSYR QQRVSTTVTQ NNNSEFAWPG ASSWALNGRN SLMNPGPAMA SHKEGEDRFF PLS GSLIFG KQGTGRDNVD ADKVMITNEE EIKTTNPVAT ESYGQVATNH QSAQAQAQTG WVQNQGILPG MVWQDRDVYL QGPI WAKIP HTDGNFHPSP LMGGFGMKHP PPQILIKNTP VPADPPTAFN KDKLNSFITQ YSTGQVSVEI EWELQKENSK RWNPE IQYT SNYYKSNNVE FAVNTEGVYS EPRPIGTRYL TRNL

UniProtKB: Capsid protein VP1

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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: 4
詳細: 1x Universal buffer of 20 mM HEPES, 20 mM MES, 20 mM sodium acetate, 0.15 M NaCl, 3.7 mM CaCl2
グリッドモデル: Quantifoil / 材質: COPPER / 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
凍結凍結剤: ETHANE

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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 SUMMIT (4k x 4k)
平均電子線量: 60.0 e/Å2
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: OTHER
電子光学系照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: OTHER / Cs: 2.7 mm
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 91392
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
In silico モデル: Ab initio random model based on 100 boxed particles
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.99 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: Auto3DEM (ver. 5.02.4) / 使用した粒子像数: 82290
初期 角度割当タイプ: NOT APPLICABLE
最終 角度割当タイプ: NOT APPLICABLE

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

3ux1


Chain - Chain ID: A / Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
精密化空間: REAL / プロトコル: RIGID BODY FIT
得られたモデル

PDB-7mtw:
Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 4.0

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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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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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