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- EMDB-2859: 3D Reconstruction of Membrane Protein Complex ExbB4-ExbD1-TonB1 -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-2859
タイトル3D Reconstruction of Membrane Protein Complex ExbB4-ExbD1-TonB1
マップデータExbB4-ExbD1-TonB1 complex with extensive dimerization between ExbD and TonB periplasmic domains
試料
  • 試料: Membrane protein complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli
  • タンパク質・ペプチド: Biopolymer Transport Protein ExbB
  • タンパク質・ペプチド: Biopolymer Transport Protein ExbD
  • タンパク質・ペプチド: Protein TonB
キーワードMembrane protein complex / heterodimerization / coordinated rearrangement / iron import
機能・相同性
機能・相同性情報


receptor-mediated bacteriophage irreversible attachment to host cell / colicin transport / ferrichrome import into cell / energy transducer activity / bacteriocin transport / siderophore transport / cell envelope / cobalamin transport / intracellular monoatomic cation homeostasis / plasma membrane protein complex ...receptor-mediated bacteriophage irreversible attachment to host cell / colicin transport / ferrichrome import into cell / energy transducer activity / bacteriocin transport / siderophore transport / cell envelope / cobalamin transport / intracellular monoatomic cation homeostasis / plasma membrane protein complex / protein import / transmembrane transporter activity / transmembrane transporter complex / membrane => GO:0016020 / cell outer membrane / transmembrane transport / protein transport / outer membrane-bounded periplasmic space / intracellular iron ion homeostasis / protein stabilization / protein domain specific binding / protein homodimerization activity / identical protein binding / membrane / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
: / TonB polyproline region / Gram-negative bacterial TonB protein / : / TonB C-terminal domain profile. / TonB, C-terminal / Gram-negative bacterial TonB protein C-terminal / TonB-system energizer ExbB type-1 / TonB-system energizer ExbB type-1 / TonB/TolA, C-terminal ...: / TonB polyproline region / Gram-negative bacterial TonB protein / : / TonB C-terminal domain profile. / TonB, C-terminal / Gram-negative bacterial TonB protein C-terminal / TonB-system energizer ExbB type-1 / TonB-system energizer ExbB type-1 / TonB/TolA, C-terminal / TonB system transport protein ExbD type-1 / TonB/TolA, C-terminal / TonB system transport protein ExbD type-1 / : / Biopolymer transport protein ExbD/TolR / Biopolymer transport protein ExbD/TolR / MotA/TolQ/ExbB proton channel / MotA/TolQ/ExbB proton channel family
類似検索 - ドメイン・相同性
Protein TonB / Biopolymer transport protein ExbB / Biopolymer transport protein ExbD
類似検索 - 構成要素
生物種Escherichia coli K-12 (大腸菌)
手法単粒子再構成法 / ネガティブ染色法 / 解像度: 28.0 Å
データ登録者Sverzhinsky A / Chung JWC / Deme JC / Fabre L / Levey KT / Plesa M / Carter DM / Lypaczewski P / Coulton JW
引用ジャーナル: J Bacteriol / 年: 2015
タイトル: Membrane Protein Complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli Demonstrates Conformational Plasticity.
著者: Aleksandr Sverzhinsky / Jacqueline W Chung / Justin C Deme / Lucien Fabre / Kristian T Levey / Maria Plesa / David M Carter / Patrick Lypaczewski / James W Coulton /
要旨: Iron acquisition at the outer membrane (OM) of Gram-negative bacteria is powered by the proton motive force (PMF) of the cytoplasmic membrane (CM), harnessed by the CM-embedded complex of ExbB, ExbD, ...Iron acquisition at the outer membrane (OM) of Gram-negative bacteria is powered by the proton motive force (PMF) of the cytoplasmic membrane (CM), harnessed by the CM-embedded complex of ExbB, ExbD, and TonB. Its stoichiometry, ensemble structural features, and mechanism of action are unknown. By panning combinatorial phage libraries, periplasmic regions of dimerization between ExbD and TonB were predicted. Using overexpression of full-length His6-tagged exbB-exbD and S-tagged tonB, we purified detergent-solubilized complexes of ExbB-ExbD-TonB from Escherichia coli. Protein-detergent complexes of ∼230 kDa with a hydrodynamic radius of ∼6.0 nm were similar to previously purified ExbB₄-ExbD₂ complexes. Significantly, they differed in electronegativity by native agarose gel electrophoresis. The stoichiometry was determined to be ExbB₄-ExbD₁-TonB₁. Single-particle electron microscopy agrees with this stoichiometry. Two-dimensional averaging supported the phage display predictions, showing two forms of ExbD-TonB periplasmic heterodimerization: extensive and distal. Three-dimensional (3D) particle classification showed three representative conformations of ExbB₄-ExbD₁-TonB₁. Based on our structural data, we propose a model in which ExbD shuttles a proton across the CM via an ExbB interprotein rearrangement. Proton translocation would be coupled to ExbD-mediated collapse of extended TonB in complex with ligand-loaded receptors in the OM, followed by repositioning of TonB through extensive dimerization with ExbD. Here we present the first report for purification of the ExbB-ExbD-TonB complex, molar ratios within the complex (4:1:1), and structural biology that provides insights into 3D organization.
IMPORTANCE: Receptors in the OM of Gram-negative bacteria allow entry of iron-bound siderophores that are necessary for pathogenicity. Numerous iron-acquisition strategies rely upon a ubiquitous and ...IMPORTANCE: Receptors in the OM of Gram-negative bacteria allow entry of iron-bound siderophores that are necessary for pathogenicity. Numerous iron-acquisition strategies rely upon a ubiquitous and unique protein for energization: TonB. Complexed with ExbB and ExbD, the Ton system links the PMF to OM transport. Blocking iron uptake by targeting a vital nanomachine holds promise in therapeutics. Despite much research, the stoichiometry, structural arrangement, and molecular mechanism of the CM-embedded ExbB-ExbD-TonB complex remain unreported. Here we demonstrate in vitro evidence of ExbB₄-ExbD₁-TonB₁ complexes. Using 3D EM, we reconstructed the complex in three conformational states that show variable ExbD-TonB heterodimerization. Our structural observations form the basis of a model for TonB-mediated iron acquisition.
履歴
登録2015年1月22日-
ヘッダ(付随情報) 公開2015年2月11日-
マップ公開2015年4月8日-
更新2015年5月20日-
現状2015年5月20日処理サイト: PDBe / 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: 0.03
  • UCSF Chimera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

ExbBExbDTonB...

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_2859.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 7.8 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈ExbB4-ExbD1-TonB1 complex with extensive dimerization between ExbD and TonB periplasmic domains
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.)Y (Row.)X (Col.)
2.2 Å/pix.
x 128 pix.
= 281.6 Å		2.2 Å/pix.
x 128 pix.
= 281.6 Å		2.2 Å/pix.
x 128 pix.
= 281.6 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: 2.2 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: 0.0233 / ムービー #1: 0.03
最小 - 最大-0.04409863 - 0.1092137
平均 (標準偏差)0.00022263 (±0.00642829)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ128128128
Spacing128128128
セルA=B=C: 281.6 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z2.22.22.2
M x/y/z128128128
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z281.600281.600281.600
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ-184-184-183
NX/NY/NZ368368368
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS128128128
D min/max/mean-0.0440.1090.000

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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 : Membrane protein complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli

全体名称: Membrane protein complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli
要素
  • 試料: Membrane protein complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli
  • タンパク質・ペプチド: Biopolymer Transport Protein ExbB
  • タンパク質・ペプチド: Biopolymer Transport Protein ExbD
  • タンパク質・ペプチド: Protein TonB

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超分子 #1000: Membrane protein complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli

超分子名称: Membrane protein complex ExbB4-ExbD1-TonB1 from Escherichia coli
タイプ: sample / ID: 1000
集合状態: Four ExbB in complex with one ExbD and one TonB
Number unique components: 3
分子量理論値: 150 KDa

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分子 #1: Biopolymer Transport Protein ExbB

分子名称: Biopolymer Transport Protein ExbB / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / Name.synonym: ExbB / コピー数: 4 / 集合状態: Tetramer / 組換発現: Yes
由来(天然)生物種: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 細胞中の位置: Cytoplasmic Membrane
分子量理論値: 26 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 組換株: pLysS / 組換プラスミド: pETDuet-1
配列UniProtKB: Biopolymer transport protein ExbB / GO: membrane => GO:0016020 / InterPro: TonB-system energizer ExbB type-1

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分子 #2: Biopolymer Transport Protein ExbD

分子名称: Biopolymer Transport Protein ExbD / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / Name.synonym: ExbD / コピー数: 1 / 集合状態: Monomer / 組換発現: Yes
由来(天然)生物種: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 細胞中の位置: Cytoplasmic Membrane
分子量理論値: 17 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 組換株: pLysS / 組換プラスミド: pETDuet-1
配列UniProtKB: Biopolymer transport protein ExbD / GO: membrane => GO:0016020 / InterPro: TonB system transport protein ExbD type-1

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分子 #3: Protein TonB

分子名称: Protein TonB / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / Name.synonym: TonB / コピー数: 1 / 集合状態: Monomer / 組換発現: Yes
由来(天然)生物種: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 細胞中の位置: Cytoplasmic Membrane
分子量理論値: 29 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 組換株: pLysS / 組換プラスミド: pETDuet-1
配列UniProtKB: Protein TonB / GO: membrane => GO:0016020 / InterPro: TonB/TolA, C-terminal

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実験情報

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構造解析

手法ネガティブ染色法
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: 7.5 / 詳細: 25 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 0.02% DDM
染色タイプ: NEGATIVE
詳細: Grids with adsorbed protein were stained with 1.5% uranyl formate for 90 seconds.
グリッド詳細: 400 mesh copper grid with thin carbon support, glow discharged
凍結凍結剤: NONE / 装置: OTHER

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TECNAI F20
アライメント法Legacy - 非点収差: Objective lens astigmatism was corrected at 50,000x magnification
日付2014年4月22日
撮影カテゴリ: CCD
フィルム・検出器のモデル: GATAN ULTRASCAN 4000 (4k x 4k)
平均電子線量: 20 e/Å2
電子線加速電圧: 200 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系倍率（補正後）: 67147 / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / Cs: 2.0 mm / 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）: 1.0 µm / 倍率（公称値）: 67000
試料ステージ試料ホルダー: Room temperature / 試料ホルダーモデル: SIDE ENTRY, EUCENTRIC
実験機器
モデル: Tecnai F20 / 画像提供: FEI Company

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画像解析

詳細Manual particle picking from random conical tilt pairs, 3D classification, projection matching angular refinement
CTF補正詳細: Each Micrograph
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / アルゴリズム: OTHER / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 28.0 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: Xmipp3.1, RELION1.3 / 使用した粒子像数: 9400

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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)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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