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- EMDB-40859: Structure of LINE-1 ORF2p with an oligo(A) template -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-40859
タイトルStructure of LINE-1 ORF2p with an oligo(A) template
マップデータ
試料
  • 複合体: Long Interspersed Nuclear Element (LINE)-1 ORF2 protein
    • タンパク質・ペプチド: LINE-1 retrotransposable element ORF2 protein
    • RNA: RNA (25-MER)
キーワードreverse transcriptase / LINE-1 / RNA BINDING PROTEIN-RNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


retrotransposition / nucleic acid metabolic process / type II site-specific deoxyribonuclease activity / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素; 5'-リン酸モノエステル産生エンドデオキシリボヌクレアーゼ / RNA-directed DNA polymerase / RNA-directed DNA polymerase activity / DNA recombination / RNA binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
Endonuclease/exonuclease/phosphatase / Endonuclease/Exonuclease/phosphatase family / Endonuclease/exonuclease/phosphatase superfamily / Reverse transcriptase (RNA-dependent DNA polymerase) / Reverse transcriptase domain / Reverse transcriptase (RT) catalytic domain profile. / DNA/RNA polymerase superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
LINE-1 retrotransposable element ORF2 protein
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト) / synthetic construct (人工物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.66 Å
データ登録者van Eeuwen T / Taylor MS / Rout MP
資金援助 米国, 1件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)P41 GM109824 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2024
タイトル: Structures, functions and adaptations of the human LINE-1 ORF2 protein.
著者: Eric T Baldwin / Trevor van Eeuwen / David Hoyos / Arthur Zalevsky / Egor P Tchesnokov / Roberto Sánchez / Bryant D Miller / Luciano H Di Stefano / Francesc Xavier Ruiz / Matthew Hancock / ...著者: Eric T Baldwin / Trevor van Eeuwen / David Hoyos / Arthur Zalevsky / Egor P Tchesnokov / Roberto Sánchez / Bryant D Miller / Luciano H Di Stefano / Francesc Xavier Ruiz / Matthew Hancock / Esin Işik / Carlos Mendez-Dorantes / Thomas Walpole / Charles Nichols / Paul Wan / Kirsi Riento / Rowan Halls-Kass / Martin Augustin / Alfred Lammens / Anja Jestel / Paula Upla / Kera Xibinaku / Samantha Congreve / Maximiliaan Hennink / Kacper B Rogala / Anna M Schneider / Jennifer E Fairman / Shawn M Christensen / Brian Desrosiers / Gregory S Bisacchi / Oliver L Saunders / Nafeeza Hafeez / Wenyan Miao / Rosana Kapeller / Dennis M Zaller / Andrej Sali / Oliver Weichenrieder / Kathleen H Burns / Matthias Götte / Michael P Rout / Eddy Arnold / Benjamin D Greenbaum / Donna L Romero / John LaCava / Martin S Taylor /
要旨: The LINE-1 (L1) retrotransposon is an ancient genetic parasite that has written around one-third of the human genome through a 'copy and paste' mechanism catalysed by its multifunctional enzyme, open ...The LINE-1 (L1) retrotransposon is an ancient genetic parasite that has written around one-third of the human genome through a 'copy and paste' mechanism catalysed by its multifunctional enzyme, open reading frame 2 protein (ORF2p). ORF2p reverse transcriptase (RT) and endonuclease activities have been implicated in the pathophysiology of cancer, autoimmunity and ageing, making ORF2p a potential therapeutic target. However, a lack of structural and mechanistic knowledge has hampered efforts to rationally exploit it. We report structures of the human ORF2p 'core' (residues 238-1061, including the RT domain) by X-ray crystallography and cryo-electron microscopy in several conformational states. Our analyses identified two previously undescribed folded domains, extensive contacts to RNA templates and associated adaptations that contribute to unique aspects of the L1 replication cycle. Computed integrative structural models of full-length ORF2p show a dynamic closed-ring conformation that appears to open during retrotransposition. We characterize ORF2p RT inhibition and reveal its underlying structural basis. Imaging and biochemistry show that non-canonical cytosolic ORF2p RT activity can produce RNA:DNA hybrids, activating innate immune signalling through cGAS/STING and resulting in interferon production. In contrast to retroviral RTs, L1 RT is efficiently primed by short RNAs and hairpins, which probably explains cytosolic priming. Other biochemical activities including processivity, DNA-directed polymerization, non-templated base addition and template switching together allow us to propose a revised L1 insertion model. Finally, our evolutionary analysis demonstrates structural conservation between ORF2p and other RNA- and DNA-dependent polymerases. We therefore provide key mechanistic insights into L1 polymerization and insertion, shed light on the evolutionary history of L1 and enable rational drug development targeting L1.
履歴
登録2023年5月24日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年1月10日-
マップ公開2024年1月10日-
更新2024年2月14日-
現状2024年2月14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_40859.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_40859.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.826 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.179
最小 - 最大-0.0017836808 - 2.0167415
平均 (標準偏差)0.0015672902 (±0.02946434)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 211.456 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_40859_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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追加マップ: #1

ファイルemd_40859_additional_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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追加マップ: #2

ファイルemd_40859_additional_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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ハーフマップ: #1

ファイルemd_40859_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: #2

ファイルemd_40859_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 : Long Interspersed Nuclear Element (LINE)-1 ORF2 protein

全体名称: Long Interspersed Nuclear Element (LINE)-1 ORF2 protein
要素
  • 複合体: Long Interspersed Nuclear Element (LINE)-1 ORF2 protein
    • タンパク質・ペプチド: LINE-1 retrotransposable element ORF2 protein
    • RNA: RNA (25-MER)

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超分子 #1: Long Interspersed Nuclear Element (LINE)-1 ORF2 protein

超分子名称: Long Interspersed Nuclear Element (LINE)-1 ORF2 protein
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: LINE-1 retrotransposable element ORF2 protein

分子名称: LINE-1 retrotransposable element ORF2 protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: RNA-directed DNA polymerase
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 149.252344 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MTGSNSHITI LTLNVNGLNS PIKRHRLASW IKSQDPSVCC IQETHLTCRD THRLKIKGWR KIYQANGKQK KAGVAILVSD KTDFKPTKI KRDKEGHYIM VKGSIQQEEL TILNIYAPNT GAPRFIKQVL SDLQRDLDSH TLIMGDFNTP LSILDRSTRQ K VNKDTQEL ...文字列:
MTGSNSHITI LTLNVNGLNS PIKRHRLASW IKSQDPSVCC IQETHLTCRD THRLKIKGWR KIYQANGKQK KAGVAILVSD KTDFKPTKI KRDKEGHYIM VKGSIQQEEL TILNIYAPNT GAPRFIKQVL SDLQRDLDSH TLIMGDFNTP LSILDRSTRQ K VNKDTQEL NSALHQTDLI DIYRTLHPKS TEYTFFSAPH HTYSKIDHIV GSKALLSKCK RTEIITNYLS DHSAIKLELR IK NLTQSRS TTWKLNNLLL NDYWVHNEMK AEIKMFFETN ENKDTTYQNL WDAFKAVCRG KFIALNAYKR KQERSKIDTL TSQ LKELEK QEQTHSKASR RQEITKIRAE LKEIETQKTL QKINESRSWF FERINKIDRP LARLIKKKRE KNQIDTIKND KGDI TTDPT EIQTTIREYY KHLYANKLEN LEEMDTFLDT YTLPRLNQEE VESLNRPITG SEIVAIINSL PTKKSPGPDG FTAEF YQRY KEELVPFLLK LFQSIEKEGI LPNSFYEASI ILIPKPGRDT TKKENFRPIS LMNIDAKILN KILANRIQQH IKKLIH HDQ VGFIPGMQGW FNIRKSINVI QHINRAKDKN HVIISIDAEK AFDKIQQPFM LKTLNKLGID GMYLKIIRAI YDKPTAN II LNGQKLEAFP LKTGTRQGCP LSPLLFNIVL EVLARAIRQE KEIKGIQLGK EEVKLSLFAD DMIVYLENPI VSAQNLLK L ISNFSKVSGY KINVQKSQAF LYNNNRQTES QIMGELPFTI ASKRIKYLGI QLTRDVKDLF KENYKPLLKE IKEDTNKWK NIPCSWVGRI NIVKMAILPK VIYRFNAIPI KLPMTFFTEL EKTTLKFIWN QKRARIAKSI LSQKNKAGGI TLPDFKLYYK ATVTKTAWY WYQNRDIDQW NRTEPSEIMP HIYNYLIFDK PEKNKQWGKD SLLNKWCWEN WLAICRKLKL DPFLTPYTKI N SRWIKDLN VKPKTIKTLE ENLGITIQDI GVGKDFMSKT PKAMATKDKI DKWDLIKLKS FCTAKETTIR VNRQPTTWEK IF ATYSSDK GLISRIYNEL KQIYKKKTNN PIKKWAKDMN RHFSKEDIYA AKKHMKKCSS SLAIREMQIK TTMRYHLTPV RMA IIKKSG NNRCWRGCGE IGTLVHCWWD CKLVQPLWKS VWRFLRDLEL EIPFDPAIPL LGIYPKDYKS CCYKDTCTRM FIAA LFTIA KTWNQPNCPT MIDWIKKMWH IYTMEYYAAI KNDEFISFVG TWMKLETIIL SKLSQEQKTK HRIFSLIGGN

UniProtKB: LINE-1 retrotransposable element ORF2 protein

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分子 #2: RNA (25-MER)

分子名称: RNA (25-MER) / タイプ: rna / ID: 2 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 8.185188 KDa
配列文字列:
AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAA

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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0.15 mg/mL
緩衝液pH: 7.6
構成要素:
濃度式名称
20.0 mMC8H18N2O4SHEPES
150.0 mMNaClsodium chloride
2.0 mMMg(CH3COO)2magnesium acetate
2.0 mMC4H10O2S2DTT

詳細: 20mM HEPES pH 7.6, 150mM NaCl, 2mM MgOAc, 2mM DTT, 2mM dTTP
凍結凍結剤: ETHANE / 装置: LEICA EM CPC / 詳細: Manually blotted from the back.
詳細Sample was monodisperse though unstable

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: GIF Bioquantum / エネルギーフィルター - スリット幅: 20 eV
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: 2 / 実像数: 11270 / 平均電子線量: 54.0 e/Å2
詳細: Counter mode images collected in dose-fractionation mode over 48 frames with a dose per frame of 1.16 e/A2
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 / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.75 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm / 倍率（公称値）: 105000
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
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

詳細Movies motion and gain corrected with MotionCorr2
粒子像選択選択した数: 1536512
詳細: Particles were template picked using 2D class average references
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL / In silico モデル: Ab initio model
詳細: Ab initio model was generated in cryoSPARC from the data
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.66 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1) / 使用した粒子像数: 203314
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
ソフトウェア: (名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1), RELION (ver. 3.1))
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.3.1)
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

8c8j


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: FLEXIBLE FIT / 温度因子: 203
得られたモデル

PDB-8sxu:
Structure of LINE-1 ORF2p with an oligo(A) template

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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://pdbjlvh1.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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