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- EMDB-26054: Single-Particle Cryo-EM Structure of the WaaL O-antigen ligase in... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-26054
タイトルSingle-Particle Cryo-EM Structure of the WaaL O-antigen ligase in its ligand bound state
マップデータ
試料
  • 複合体: Ligand Bound CmWaaL with Fab fragment bound
    • タンパク質・ペプチド: Putative cell surface polysaccharide polymerase/ligase
    • タンパク質・ペプチド: Fab Heavy (H) Chain
    • タンパク質・ペプチド: Fab Light (L) Chain
  • リガンド: GERANYL DIPHOSPHATE
キーワードLipopolysaccharide / single-particle cryo-electron microscopy / molecular dynamics simulations / structural biology / undecaprenyl pyrophosphate / WaaL Ligase / lipid A / O-antigen / membrane proteins / transglycosylation / glycosyltransferase / MEMBRANE PROTEIN
機能・相同性O-antigen ligase-related / : / O-Antigen ligase / membrane / Cell surface polysaccharide polymerase/ligase
機能・相同性情報
生物種Cupriavidus metallidurans (バクテリア) / 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: 3.23 Å
データ登録者Ashraf KU / Nygaard R
資金援助 米国, 英国, 18件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM132120 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)AI150098 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)AI138576 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)AI129940 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM117372 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM116799 米国
National Institutes of Health/National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease (NIH/NIDDK)DK104309 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)AI100852 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)AI146284 米国
Wellcome Trust208361/Z/17/Z 英国
Medical Research Council (MRC, United Kingdom)MR/S009213/1 英国
Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC)BB/P01948X/1 英国
Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC)BB/R002517/1 英国
Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC)BB/S003339/1 英国
Engineering and Physical Sciences Research CouncilEP/R029407/1 英国
Engineering and Physical Sciences Research CouncilEP/P020232/1 英国
Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC)BB/M01116X/1 英国
Medical Research Council (MRC, United Kingdom)MR/N002679/1 英国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2022
タイトル: Structural basis of lipopolysaccharide maturation by the O-antigen ligase.
著者: Khuram U Ashraf / Rie Nygaard / Owen N Vickery / Satchal K Erramilli / Carmen M Herrera / Thomas H McConville / Vasileios I Petrou / Sabrina I Giacometti / Meagan Belcher Dufrisne / Kamil ...著者: Khuram U Ashraf / Rie Nygaard / Owen N Vickery / Satchal K Erramilli / Carmen M Herrera / Thomas H McConville / Vasileios I Petrou / Sabrina I Giacometti / Meagan Belcher Dufrisne / Kamil Nosol / Allen P Zinkle / Chris L B Graham / Michael Loukeris / Brian Kloss / Karolina Skorupinska-Tudek / Ewa Swiezewska / David I Roper / Oliver B Clarke / Anne-Catrin Uhlemann / Anthony A Kossiakoff / M Stephen Trent / Phillip J Stansfeld / Filippo Mancia /
要旨: The outer membrane of Gram-negative bacteria has an external leaflet that is largely composed of lipopolysaccharide, which provides a selective permeation barrier, particularly against antimicrobials. ...The outer membrane of Gram-negative bacteria has an external leaflet that is largely composed of lipopolysaccharide, which provides a selective permeation barrier, particularly against antimicrobials. The final and crucial step in the biosynthesis of lipopolysaccharide is the addition of a species-dependent O-antigen to the lipid A core oligosaccharide, which is catalysed by the O-antigen ligase WaaL. Here we present structures of WaaL from Cupriavidus metallidurans, both in the apo state and in complex with its lipid carrier undecaprenyl pyrophosphate, determined by single-particle cryo-electron microscopy. The structures reveal that WaaL comprises 12 transmembrane helices and a predominantly α-helical periplasmic region, which we show contains many of the conserved residues that are required for catalysis. We observe a conserved fold within the GT-C family of glycosyltransferases and hypothesize that they have a common mechanism for shuttling the undecaprenyl-based carrier to and from the active site. The structures, combined with genetic, biochemical, bioinformatics and molecular dynamics simulation experiments, offer molecular details on how the ligands come in apposition, and allows us to propose a mechanistic model for catalysis. Together, our work provides a structural basis for lipopolysaccharide maturation in a member of the GT-C superfamily of glycosyltransferases.
履歴
登録2022年1月25日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年4月6日-
マップ公開2022年4月6日-
更新2024年11月13日-
現状2024年11月13日処理サイト: RCSB / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_26054.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_26054.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 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.)
1.06 Å/pix.
x 256 pix.
= 271.616 Å		1.06 Å/pix.
x 256 pix.
= 271.616 Å		1.06 Å/pix.
x 256 pix.
= 271.616 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: 1.061 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: 6.09
最小 - 最大-21.022161000000001 - 40.361603000000002
平均 (標準偏差)0.000000000001466 (±1.0)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderZYX
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 271.616 Å
α=β=γ: 90.0 °

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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 : Ligand Bound CmWaaL with Fab fragment bound

全体名称: Ligand Bound CmWaaL with Fab fragment bound
要素
  • 複合体: Ligand Bound CmWaaL with Fab fragment bound
    • タンパク質・ペプチド: Putative cell surface polysaccharide polymerase/ligase
    • タンパク質・ペプチド: Fab Heavy (H) Chain
    • タンパク質・ペプチド: Fab Light (L) Chain
  • リガンド: GERANYL DIPHOSPHATE

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超分子 #1: Ligand Bound CmWaaL with Fab fragment bound

超分子名称: Ligand Bound CmWaaL with Fab fragment bound / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#3

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分子 #1: Putative cell surface polysaccharide polymerase/ligase

分子名称: Putative cell surface polysaccharide polymerase/ligase
タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Cupriavidus metallidurans (バクテリア)
分子量理論値: 44.536754 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MTDSNKLLSR MATVLVFAFP VLILCVPRGA GVFLAGVGVL ALLGWRGMGR AWREYSKVMT PLAIAVLAFM LVYVGSKLYF HTPWNVIDN PSRTLLAILT CWVIVRAAPN PAWLWRGITV GLFLALLIVG YQKFALNIDR PSAWIQAIAF ANMIAALALV G FARPGDSR ...文字列:
MTDSNKLLSR MATVLVFAFP VLILCVPRGA GVFLAGVGVL ALLGWRGMGR AWREYSKVMT PLAIAVLAFM LVYVGSKLYF HTPWNVIDN PSRTLLAILT CWVIVRAAPN PAWLWRGITV GLFLALLIVG YQKFALNIDR PSAWIQAIAF ANMIAALALV G FARPGDSR GTHMEAWVNL LLGTMILMLN GTRGAVVAML VTSVPMLMIR YRRFSVRMLI VAVCAVATLA IGAYMVPDSP VS KRVDDAV SEIQMYRQGN IETSVGVRLK IWHIGLQYFS EHPWTGVGVG QFARILHASE FCHETKSLAC VLEHAHNDIV EAA STTGIP GLMVMLGLFL VPAVLFARAL RAARSLGNPQ GVSLGGAGLG VVMASLISGL TQVTMAHQAN VVFYAGLIGL LLGM AGREA HSARTDAV

UniProtKB: Cell surface polysaccharide polymerase/ligase

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分子 #2: Fab Heavy (H) Chain

分子名称: Fab Heavy (H) Chain / 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: 25.077119 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: EISEVQLVES GGGLVQPGGS LRLSCAASGF NVYSSSIHWV RQAPGKGLEW VAYISSYYGS TYYADSVKGR FTISADTSKN TAYLQMNSL RAEDTAVYYC ARIMFKWVSP NMAFDYWGQG TLVTVSSAST KGPSVFPLAP SSKSTSGGTA ALGCLVKDYF P EPVTVSWN ...文字列:
EISEVQLVES GGGLVQPGGS LRLSCAASGF NVYSSSIHWV RQAPGKGLEW VAYISSYYGS TYYADSVKGR FTISADTSKN TAYLQMNSL RAEDTAVYYC ARIMFKWVSP NMAFDYWGQG TLVTVSSAST KGPSVFPLAP SSKSTSGGTA ALGCLVKDYF P EPVTVSWN SGALTSGVHT FPAVLQSSGL YSLSSVVTVP SSSLGTQTYI CNVNHKPSNT KVDKKVEPKS CDKTHTC

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分子 #3: Fab Light (L) Chain

分子名称: Fab Light (L) Chain / 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: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 23.396951 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: SDIQMTQSPS SLSASVGDRV TITCRASQSV SSAVAWYQQK PGKAPKLLIY SASSLYSGVP SRFSGSRSGT DFTLTISSLQ PEDFATYYC QQSYYSLVTF GQGTKVEIKR TVAAPSVFIF PPSDSQLKSG TASVVCLLNN FYPREAKVQW KVDNALQSGN S QESVTEQD ...文字列:
SDIQMTQSPS SLSASVGDRV TITCRASQSV SSAVAWYQQK PGKAPKLLIY SASSLYSGVP SRFSGSRSGT DFTLTISSLQ PEDFATYYC QQSYYSLVTF GQGTKVEIKR TVAAPSVFIF PPSDSQLKSG TASVVCLLNN FYPREAKVQW KVDNALQSGN S QESVTEQD SKDSTYSLSS TLTLSKADYE KHKVYACEVT HQGLSSPVTK SFNRGEC

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分子 #4: GERANYL DIPHOSPHATE

分子名称: GERANYL DIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 1 / 式: GPP
分子量理論値: 314.209 Da
Chemical component information

ChemComp-GPP:
GERANYL DIPHOSPHATE

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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

濃度1 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度名称式
20.0 mMHepes
150.0 mMSodium ChlorideNaCl
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / 前処理 - タイプ: PLASMA CLEANING
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / 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
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: 2378 / 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）: 2.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 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

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画像解析

初期モデルモデルのタイプ: OTHER
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.23 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 2.8) / 使用した粒子像数: 39844
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD

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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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