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- EMDB-37830: Cryo-EM structure of the IS621 recombinase in complex with bridge... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-37830
タイトルCryo-EM structure of the IS621 recombinase in complex with bridge RNA, donor DNA, and target DNA in the post-strand exchange state (Holliday junction resolution)
マップデータ
試料
  • 複合体: The IS621 recombinase in complex with bridge RNA, donor DNA, and target DNA in the post-strand exchange state (Holliday junction resolution)
    • タンパク質・ペプチド: IS621 transposase
    • RNA: bridge RNA
    • DNA: target DNA-donor DNA
    • DNA: target DNA
    • DNA: donor DNA-target DNA
    • DNA: donor DNA
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: water
キーワードHolliday junction / RNA dependent recombinase / RECOMBINATION-RNA-DNA COMPLEX
機能・相同性Transposase, IS111A/IS1328/IS1533, N-terminal / Transposase, IS116/IS110/IS902 / : / Transposase / Transposase IS116/IS110/IS902 family / transposase activity / DNA transposition / DNA binding / IS621 transposase
機能・相同性情報
生物種Escherichia coli (大腸菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.7 Å
データ登録者Hiraizumi M / Yamashita K / Nishimasu H
資金援助 日本, 2件
OrganizationGrant number国
Japan Science and TechnologyJPMJCR23B6 日本
Other privateInamori Foundation
引用ジャーナル: Nature / 年: 2024
タイトル: Structural mechanism of bridge RNA-guided recombination.
著者: Masahiro Hiraizumi / Nicholas T Perry / Matthew G Durrant / Teppei Soma / Naoto Nagahata / Sae Okazaki / Januka S Athukoralage / Yukari Isayama / James J Pai / April Pawluk / Silvana ...著者: Masahiro Hiraizumi / Nicholas T Perry / Matthew G Durrant / Teppei Soma / Naoto Nagahata / Sae Okazaki / Januka S Athukoralage / Yukari Isayama / James J Pai / April Pawluk / Silvana Konermann / Keitaro Yamashita / Patrick D Hsu / Hiroshi Nishimasu /
要旨: Insertion sequence (IS) elements are the simplest autonomous transposable elements found in prokaryotic genomes. We recently discovered that IS110 family elements encode a recombinase and a non- ...Insertion sequence (IS) elements are the simplest autonomous transposable elements found in prokaryotic genomes. We recently discovered that IS110 family elements encode a recombinase and a non-coding bridge RNA (bRNA) that confers modular specificity for target DNA and donor DNA through two programmable loops. Here we report the cryo-electron microscopy structures of the IS110 recombinase in complex with its bRNA, target DNA and donor DNA in three different stages of the recombination reaction cycle. The IS110 synaptic complex comprises two recombinase dimers, one of which houses the target-binding loop of the bRNA and binds to target DNA, whereas the other coordinates the bRNA donor-binding loop and donor DNA. We uncovered the formation of a composite RuvC-Tnp active site that spans the two dimers, positioning the catalytic serine residues adjacent to the recombination sites in both target and donor DNA. A comparison of the three structures revealed that (1) the top strands of target and donor DNA are cleaved at the composite active sites to form covalent 5'-phosphoserine intermediates, (2) the cleaved DNA strands are exchanged and religated to create a Holliday junction intermediate, and (3) this intermediate is subsequently resolved by cleavage of the bottom strands. Overall, this study reveals the mechanism by which a bispecific RNA confers target and donor DNA specificity to IS110 recombinases for programmable DNA recombination.
履歴
登録2023年10月18日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年6月26日-
マップ公開2024年6月26日-
更新2024年10月23日-
現状2024年10月23日処理サイト: PDBj / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_37830.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_37830.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 52.7 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

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明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
1.11 Å/pix.
x 240 pix.
= 265.6 Å		1.11 Å/pix.
x 240 pix.
= 265.6 Å		1.11 Å/pix.
x 240 pix.
= 265.6 Å

表面

投影像

断面 (1/3)

断面 (1/2)

断面 (2/3)

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ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.10667 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: 0.13
最小 - 最大-0.32873806 - 0.966747
平均 (標準偏差)-0.0009583439 (±0.028205879)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ240240240
Spacing240240240
セルA=B=C: 265.6001 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_37830_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: #2

ファイルemd_37830_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)

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ハーフマップ: #1

ファイルemd_37830_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 : The IS621 recombinase in complex with bridge RNA, donor DNA, and ...

全体名称: The IS621 recombinase in complex with bridge RNA, donor DNA, and target DNA in the post-strand exchange state (Holliday junction resolution)
要素
  • 複合体: The IS621 recombinase in complex with bridge RNA, donor DNA, and target DNA in the post-strand exchange state (Holliday junction resolution)
    • タンパク質・ペプチド: IS621 transposase
    • RNA: bridge RNA
    • DNA: target DNA-donor DNA
    • DNA: target DNA
    • DNA: donor DNA-target DNA
    • DNA: donor DNA
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: water

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超分子 #1: The IS621 recombinase in complex with bridge RNA, donor DNA, and ...

超分子名称: The IS621 recombinase in complex with bridge RNA, donor DNA, and target DNA in the post-strand exchange state (Holliday junction resolution)
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#6
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)

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分子 #1: IS621 transposase

分子名称: IS621 transposase / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 4 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 36.735355 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: GPMEHELHYI GIDTAKEKLD VDVLRPDGRH RTKKFANTTK GHDELVSWLK GHKIDHAHIC IEATGTYMEP VAECLYDAGY IVSVINPAL GKAFAQSEGL RNKTDTVDAR MLAEFCRQKR PAAWEAPHPL ERALRALVVR HQALTDMHTQ ELNRTETARE V QRPSIDAH ...文字列:
GPMEHELHYI GIDTAKEKLD VDVLRPDGRH RTKKFANTTK GHDELVSWLK GHKIDHAHIC IEATGTYMEP VAECLYDAGY IVSVINPAL GKAFAQSEGL RNKTDTVDAR MLAEFCRQKR PAAWEAPHPL ERALRALVVR HQALTDMHTQ ELNRTETARE V QRPSIDAH LLWLEAELKR LEKQIKDLTD DDPDMKHRRK LLESIPGIGE KTSAVLLAYI GLKDRFAHAR QFAAFAGLTP RR YESGSSV RGASRMSKAG HVSLRRALYM PAMVATSKTE WGRAFRDRLA ANGKKGKVIL GAMMRKLAQV AYGVLKSGVP FDA SRHNPV AA

UniProtKB: IS621 transposase

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分子 #2: bridge RNA

分子名称: bridge RNA / タイプ: rna / ID: 2 / コピー数: 2
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 57.668918 KDa
配列文字列:
GGGAGUGCAG AGAAAAUCGG CCAGUUUUCU CUGCCUGCAG UCCGCAUGCC GUAUCGGGCC UUGGGUUCUA ACCUGUUCUG UAGAUUUAU GCAGCGGACU GCCUUUCUCC CAAAGUGAUA AACCGGACAG UAUCAUGGAC CGGUUUUCCC GGUAAUCCGU A UUUACAAG GCUGGUUUCA CU

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分子 #3: target DNA-donor DNA

分子名称: target DNA-donor DNA / タイプ: dna / ID: 3 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 15.003622 KDa
配列文字列:
(DG)(DC)(DC)(DG)(DG)(DG)(DT)(DA)(DA)(DT) (DA)(DC)(DC)(DA)(DC)(DC)(DA)(DA)(DG)(DC) (DC)(DG)(DC)(DC)(DT)(DT)(DG)(DT)(DA) (DT)(DT)(DA)(DT)(DC)(DC)(DC)(DT)(DC)(DC) (DA) (DG)(DT)(DG)(DC)(DA)(DG)(DA)(DG) (DA)

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分子 #4: target DNA

分子名称: target DNA / タイプ: dna / ID: 4
詳細: The linkage between 17H and 18H has been cleaved by IS621.
コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 11.703487 KDa
配列文字列:
(DC)(DG)(DA)(DG)(DC)(DT)(DC)(DA)(DT)(DC) (DT)(DG)(DT)(DA)(DG)(DG)(DC)(DC)(DC)(DG) (DA)(DT)(DG)(DG)(DT)(DG)(DG)(DT)(DA) (DT)(DT)(DA)(DC)(DC)(DC)(DG)(DG)(DC)

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分子 #5: donor DNA-target DNA

分子名称: donor DNA-target DNA / タイプ: dna / ID: 5 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 10.163561 KDa
配列文字列:
(DT)(DG)(DC)(DA)(DG)(DG)(DC)(DC)(DA)(DT) (DA)(DA)(DG)(DT)(DC)(DA)(DA)(DT)(DC)(DT) (DA)(DC)(DA)(DG)(DA)(DT)(DG)(DA)(DG) (DC)(DT)(DC)(DG)

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分子 #6: donor DNA

分子名称: donor DNA / タイプ: dna / ID: 6
詳細: The linkage between 28J and 29J has been cleaved by IS621.
コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
分子量理論値: 13.587737 KDa
配列文字列:
(DT)(DC)(DT)(DC)(DT)(DG)(DC)(DA)(DC)(DT) (DG)(DG)(DA)(DG)(DG)(DG)(DA)(DT)(DA)(DA) (DT)(DA)(DC)(DA)(DA)(DG)(DA)(DT)(DA) (DC)(DT)(DG)(DT)(DT)(DA)(DT)(DG)(DG)(DC) (DC) (DT)(DG)(DC)(DA)

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分子 #7: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 7 / コピー数: 2 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #8: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 8 / コピー数: 2 / 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
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 K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
平均電子線量: 62.0 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）: 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

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) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.7 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 使用した粒子像数: 752628
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC
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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