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- EMDB-32377: 2.02 angstrom cryo-EM structure of the pump-like channelrhodopsin... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-32377
タイトル2.02 angstrom cryo-EM structure of the pump-like channelrhodopsin ChRmine
マップデータ
試料
  • 複合体: ChRmine
    • タンパク質・ペプチド: ChRmine
  • リガンド: RETINAL
  • リガンド: CHOLESTEROL
  • リガンド: PALMITIC ACID
  • リガンド: water
生物種Rhodomonas lens (真核生物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.02 Å
データ登録者Kishi KE / Kim Y / Fukuda M / Yamashita K / Deisseroth K / Kato HE
資金援助 日本, 8件
OrganizationGrant number国
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP21wm0525018 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)21H05142 日本
Japan Science and TechnologyJPMJPR1782 日本
Japan Science and TechnologyJPMJFR204S 日本
Japan Science and TechnologyJPMJCR21P3 日本
Other private 日本
National Institutes of Health/National Institute of Mental Health (NIH/NIMH)R01MH075957 日本
Other private 日本
引用ジャーナル: Cell / 年: 2022
タイトル: Structural basis for channel conduction in the pump-like channelrhodopsin ChRmine.
著者: Koichiro E Kishi / Yoon Seok Kim / Masahiro Fukuda / Masatoshi Inoue / Tsukasa Kusakizako / Peter Y Wang / Charu Ramakrishnan / Eamon F X Byrne / Elina Thadhani / Joseph M Paggi / Toshiki E ...著者: Koichiro E Kishi / Yoon Seok Kim / Masahiro Fukuda / Masatoshi Inoue / Tsukasa Kusakizako / Peter Y Wang / Charu Ramakrishnan / Eamon F X Byrne / Elina Thadhani / Joseph M Paggi / Toshiki E Matsui / Keitaro Yamashita / Takashi Nagata / Masae Konno / Sean Quirin / Maisie Lo / Tyler Benster / Tomoko Uemura / Kehong Liu / Mikihiro Shibata / Norimichi Nomura / So Iwata / Osamu Nureki / Ron O Dror / Keiichi Inoue / Karl Deisseroth / Hideaki E Kato /
要旨: ChRmine, a recently discovered pump-like cation-conducting channelrhodopsin, exhibits puzzling properties (large photocurrents, red-shifted spectrum, and extreme light sensitivity) that have created ...ChRmine, a recently discovered pump-like cation-conducting channelrhodopsin, exhibits puzzling properties (large photocurrents, red-shifted spectrum, and extreme light sensitivity) that have created new opportunities in optogenetics. ChRmine and its homologs function as ion channels but, by primary sequence, more closely resemble ion pump rhodopsins; mechanisms for passive channel conduction in this family have remained mysterious. Here, we present the 2.0 Å resolution cryo-EM structure of ChRmine, revealing architectural features atypical for channelrhodopsins: trimeric assembly, a short transmembrane-helix 3, a twisting extracellular-loop 1, large vestibules within the monomer, and an opening at the trimer interface. We applied this structure to design three proteins (rsChRmine and hsChRmine, conferring further red-shifted and high-speed properties, respectively, and frChRmine, combining faster and more red-shifted performance) suitable for fundamental neuroscience opportunities. These results illuminate the conduction and gating of pump-like channelrhodopsins and point the way toward further structure-guided creation of channelrhodopsins for applications across biology.
履歴
登録2021年12月11日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年2月2日-
マップ公開2022年2月2日-
更新2022年3月9日-
現状2022年3月9日処理サイト: PDBj / 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: 0.025
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 表面図（円筒半径に従い着色）
  • 表面レベル: 0.025
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • あてはめたモデルとの重ね合わせ
  • 原子モデル: PDB-7w9w
  • 表面レベル: 0.025
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
  • 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-7w9w
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
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_32377.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_32377.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 16.2 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Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
0.94 Å/pix.
x 162 pix.
= 152.795 Å		0.94 Å/pix.
x 162 pix.
= 152.795 Å		0.94 Å/pix.
x 162 pix.
= 152.795 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: 0.94318 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: 0.025 / ムービー #1: 0.025
最小 - 最大-0.10222625 - 0.23236215
平均 (標準偏差)0.0006151247 (±0.007928331)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ162162162
Spacing162162162
セルA=B=C: 152.79549 Å
α=β=γ: 90.0 °

CCP4マップ ヘッダ情報:

modeImage stored as Reals
Å/pix. X/Y/Z0.943179012345680.943179012345680.94317901234568
M x/y/z162162162
origin x/y/z0.0000.0000.000
length x/y/z152.795152.795152.795
α/β/γ90.00090.00090.000
start NX/NY/NZ000
NX/NY/NZ400400400
MAP C/R/S123
start NC/NR/NS000
NC/NR/NS162162162
D min/max/mean-0.1020.2320.001

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_32377_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)

-
ハーフマップ: #1

ファイルemd_32377_half_map_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)

-
ハーフマップ: #2

ファイルemd_32377_half_map_2.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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試料の構成要素

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全体 : ChRmine

全体名称: ChRmine
要素
  • 複合体: ChRmine
    • タンパク質・ペプチド: ChRmine
  • リガンド: RETINAL
  • リガンド: CHOLESTEROL
  • リガンド: PALMITIC ACID
  • リガンド: water

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超分子 #1: ChRmine

超分子名称: ChRmine / タイプ: complex / キメラ: Yes / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Rhodomonas lens (真核生物)
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)

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分子 #1: ChRmine

分子名称: ChRmine / 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: Rhodomonas lens (真核生物)
分子量理論値: 35.772965 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: GPMAHAPGTD QMFYVGTMDG WYLDTKLNSV AIGAHWSCFI VLTITTFYLG YESWTSRGPS KRTSFYAGYQ EEQNLALFVN FFAMLSYFG KIVADTLGHN FGDVGPFIIG FGNYRYADYM LTCPMLVYDL LYQLRAPYRV SCSAIIFAIL MSGVLAEFYA E GDPRLRNG ...文字列:
GPMAHAPGTD QMFYVGTMDG WYLDTKLNSV AIGAHWSCFI VLTITTFYLG YESWTSRGPS KRTSFYAGYQ EEQNLALFVN FFAMLSYFG KIVADTLGHN FGDVGPFIIG FGNYRYADYM LTCPMLVYDL LYQLRAPYRV SCSAIIFAIL MSGVLAEFYA E GDPRLRNG AYAWYGFGCF WFIFAYSIVM SIVAKQYSRL AQLAQDTGAE HSLHVLKFAV FTFSMLWILF PLVWAICPRG FG WIDDNWT EVAHCVCDIV AKSCYGFALA RFRKTYDEEL FRLLEQLGHD EDEFQKLELD MRLSSNGERL EVLFQ

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分子 #2: RETINAL

分子名称: RETINAL / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 1 / 式: RET
分子量理論値: 284.436 Da
Chemical component information

ChemComp-RET:
RETINAL / (7Z,9Z,11Z,13Z)-レチナ-ル

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分子 #3: CHOLESTEROL

分子名称: CHOLESTEROL / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 2 / 式: CLR
分子量理論値: 386.654 Da
Chemical component information

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL / コレステロ-ル

-
分子 #4: PALMITIC ACID

分子名称: PALMITIC ACID / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 5 / 式: PLM
分子量理論値: 256.424 Da
Chemical component information

ChemComp-PLM:
PALMITIC ACID / パルミチン酸

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分子 #5: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 48 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER

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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: 7.5
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 支持フィルム - 材質: GOLD / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY
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
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: 51.533 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）: 1.6 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

最終 再構成想定した対称性 - 点群: C3 (3回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.02 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 185895
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://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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