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- EMDB-42028: Cryo-EM structure of Substrate ATP Bound in the Insertion Site (I... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-42028
タイトルCryo-EM structure of Substrate ATP Bound in the Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex
マップデータStructure of Substrate ATP Bound in the Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex
試料
  • 複合体: Substrate ATP Bound to Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex
    • タンパク質・ペプチド: Transcription elongation factor, mitochondrial
    • タンパク質・ペプチド: DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial
    • DNA: Non-Template Strand DNA (NT27mt)
    • RNA: RNA (RNA14mt)
    • DNA: Template Strand DNA (TS31mt)
  • リガンド: DIPHOSPHOMETHYLPHOSPHONIC ACID ADENOSYL ESTER
  • リガンド: MAGNESIUM ION
キーワードMitochondrial RNA Polymerase / Nucleotide Selection / Nucleotide Discrimination / TRANSCRIPTION / Protein-RNA-DNA Complex / POLRMT / TEFM / TRANSCRIPTION-DNA-RNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


transcription elongation by mitochondrial RNA polymerase / Mitochondrial transcription initiation / mitochondrial DNA-directed RNA polymerase complex / mitochondrial promoter sequence-specific DNA binding / transcription initiation at mitochondrial promoter / mitochondrial transcription / : / oxidative phosphorylation / DNA polymerase processivity factor activity / mitochondrial nucleoid ...transcription elongation by mitochondrial RNA polymerase / Mitochondrial transcription initiation / mitochondrial DNA-directed RNA polymerase complex / mitochondrial promoter sequence-specific DNA binding / transcription initiation at mitochondrial promoter / mitochondrial transcription / : / oxidative phosphorylation / DNA polymerase processivity factor activity / mitochondrial nucleoid / Transcriptional activation of mitochondrial biogenesis / DNA-directed RNA polymerase activity / DNA-directed RNA polymerase / 3'-5'-RNA exonuclease activity / sequence-specific DNA binding / mitochondrial matrix / ribonucleoprotein complex / protein-containing complex / mitochondrion / RNA binding
類似検索 - 分子機能
Transcription elongation factor, mitochondrial / Helix-hairpin-helix motif / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / Bacteriophage-type RNA polymerase family active site signature 1. / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, phage-type / : / DNA-dependent RNA polymerase ...Transcription elongation factor, mitochondrial / Helix-hairpin-helix motif / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / Bacteriophage-type RNA polymerase family active site signature 1. / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, phage-type / : / DNA-dependent RNA polymerase / Bacteriophage-type RNA polymerase family active site signature 2. / RuvA domain 2-like / Tetratricopeptide-like helical domain superfamily / Ribonuclease H superfamily / Ribonuclease H-like superfamily / DNA/RNA polymerase superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial / Transcription elongation factor, mitochondrial
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: 2.74 Å
データ登録者Herbine KH / Nayak AR / Temiakov D
資金援助 米国, 1件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)NIH GM131832 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: Structural basis for substrate binding and selection by human mitochondrial RNA polymerase.
著者: Karl Herbine / Ashok R Nayak / Dmitry Temiakov /
要旨: The mechanism by which RNAP selects cognate substrates and discriminates between deoxy and ribonucleotides is of fundamental importance to the fidelity of transcription. Here, we present cryo-EM ...The mechanism by which RNAP selects cognate substrates and discriminates between deoxy and ribonucleotides is of fundamental importance to the fidelity of transcription. Here, we present cryo-EM structures of human mitochondrial transcription elongation complexes that reveal substrate ATP bound in Entry and Insertion Sites. In the Entry Site, the substrate binds along the O helix of the fingers domain of mtRNAP but does not interact with the templating DNA base. Interactions between RNAP and the triphosphate moiety of the NTP in the Entry Site ensure discrimination against nucleosides and their diphosphate and monophosphate derivatives but not against non-cognate rNTPs and dNTPs. Closing of the fingers domain over the catalytic site results in delivery of both the templating DNA base and the substrate into the Insertion Site and recruitment of the catalytic magnesium ions. The cryo-EM data also reveal a conformation adopted by mtRNAP to reject a non-cognate substrate from its active site. Our findings establish a structural basis for substrate binding and suggest a unified mechanism of NTP selection for single-subunit RNAPs.
履歴
登録2023年9月18日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年9月4日-
マップ公開2024年9月4日-
更新2024年9月4日-
現状2024年9月4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_42028.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_42028.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 98.9 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Structure of Substrate ATP Bound in the Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex
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.)
0.86 Å/pix.
x 296 pix.
= 253.08 Å		0.86 Å/pix.
x 296 pix.
= 253.08 Å		0.86 Å/pix.
x 296 pix.
= 253.08 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: 0.855 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: 0.0489
最小 - 最大-0.029144095 - 1.9707152
平均 (標準偏差)0.001548546 (±0.027795969)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ296296296
Spacing296296296
セルA=B=C: 253.08 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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ハーフマップ: Half Map 2

ファイルemd_42028_half_map_1.map
注釈Half Map 2
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: Half Map 1

ファイルemd_42028_half_map_2.map
注釈Half Map 1
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 : Substrate ATP Bound to Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial...

全体名称: Substrate ATP Bound to Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex
要素
  • 複合体: Substrate ATP Bound to Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex
    • タンパク質・ペプチド: Transcription elongation factor, mitochondrial
    • タンパク質・ペプチド: DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial
    • DNA: Non-Template Strand DNA (NT27mt)
    • RNA: RNA (RNA14mt)
    • DNA: Template Strand DNA (TS31mt)
  • リガンド: DIPHOSPHOMETHYLPHOSPHONIC ACID ADENOSYL ESTER
  • リガンド: MAGNESIUM ION

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超分子 #1: Substrate ATP Bound to Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial...

超分子名称: Substrate ATP Bound to Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#5
詳細: Human Mitochondrial RNA polymerase (d119) and Human TEFM (d135) assembled on an RNA-DNA Scaffold in presence of methylene a,b-ATP
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 227 KDa

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分子 #1: Transcription elongation factor, mitochondrial

分子名称: Transcription elongation factor, mitochondrial / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 2 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 27.262389 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MDENAKEPEN RFLRKLLKPD IERERLKAVN SIISIVFGTR RIAWAHLDRK LTVLDWQQSD RWSLMRGIYS SSVYLEEISS IISKMPKAD FYVLEKTGLS IQNSSLFPIL LHFHIMEAML YALLNKTFAQ DGQHQVLSMN RNAVGKHFEL MIGDSRTSGK E LVKQFLFD ...文字列:
MDENAKEPEN RFLRKLLKPD IERERLKAVN SIISIVFGTR RIAWAHLDRK LTVLDWQQSD RWSLMRGIYS SSVYLEEISS IISKMPKAD FYVLEKTGLS IQNSSLFPIL LHFHIMEAML YALLNKTFAQ DGQHQVLSMN RNAVGKHFEL MIGDSRTSGK E LVKQFLFD SILKADPRVF FPSDKIVHYR QMFLSTELQR VEELYDSLLQ AIAFYELAVF DSQPLEHHHH HHHH

UniProtKB: Transcription elongation factor, mitochondrial

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分子 #2: DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial

分子名称: DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial / 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: 127.150102 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MGHHHHHHGR WAKILEKDKR TQQMRMQRLK AKLQMPFQSG EFKALTRRLQ VEPRLLSKQM AGCLEDCTRQ APESPWEEQL ARLLQEAPG KLSLDVEQAP SGQHSQAQLS GQQQRLLAFF KCCLLTDQLP LAHHLLVVHH GQRQKRKLLT LDMYNAVMLG W ARQGAFKE ...文字列:
MGHHHHHHGR WAKILEKDKR TQQMRMQRLK AKLQMPFQSG EFKALTRRLQ VEPRLLSKQM AGCLEDCTRQ APESPWEEQL ARLLQEAPG KLSLDVEQAP SGQHSQAQLS GQQQRLLAFF KCCLLTDQLP LAHHLLVVHH GQRQKRKLLT LDMYNAVMLG W ARQGAFKE LVYVLFMVKD AGLTPDLLSY AAALQCMGRQ DQDAGTIERC LEQMSQEGLK LQALFTAVLL SEEDRATVLK AV HKVKPTF SLPPQLPPPV NTSKLLRDVY AKDGRVSYPK LHLPLKTLQC LFEKQLHMEL ASRVCVVSVE KPTLPSKEVK HAR KTLKTL RDQWEKALCR ALRETKNRLE REVYEGRFSL YPFLCLLDER EVVRMLLQVL QALPAQGESF TTLARELSAR TFSR HVVQR QRVSGQVQAL QNHYRKYLCL LASDAEVPEP CLPRQYWEAL GAPEALREQP WPLPVQMELG KLLAEMLVQA TQMPC SLDK PHRSSRLVPV LYHVYSFRNV QQIGILKPHP AYVQLLEKAA EPTLTFEAVD VPMLCPPLPW TSPHSGAFLL SPTKLM RTV EGATQHQELL ETCPPTALHG ALDALTQLGN CAWRVNGRVL DLVLQLFQAK GCPQLGVPAP PSEAPQPPEA HLPHSAA PA RKAELRRELA HCQKVAREMH SLRAEALYRL SLAQHLRDRV FWLPHNMDFR GRTYPCPPHF NHLGSDVARA LLEFAQGR P LGPHGLDWLK IHLVNLTGLK KREPLRKRLA FAEEVMDDIL DSADQPLTGR KWWMGAEEPW QTLACCMEVA NAVRASDPA AYVSHLPVHQ DGSCNGLQHY AALGRDSVGA ASVNLEPSDV PQDVYSGVAA QVEVFRRQDA QRGMRVAQVL EGFITRKVVK QTVMTVVYG VTRYGGRLQI EKRLRELSDF PQEFVWEASH YLVRQVFKSL QEMFSGTRAI QHWLTESARL ISHMGSVVEW V TPLGVPVI QPYRLDSKVK QIGGGIQSIT YTHNGDISRK PNTRKQKNGF PPNFIHSLDS SHMMLTALHC YRKGLTFVSV HD CYWTHAA DVSVMNQVCR EQFVRLHSEP ILQDLSRFLV KRFCSEPQKI LEASQLKETL QAVPKPGAFD LEQVKRSTYF FS

UniProtKB: DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial

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分子 #3: Non-Template Strand DNA (NT27mt)

分子名称: Non-Template Strand DNA (NT27mt) / タイプ: dna / ID: 3 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 10.483752 KDa
配列文字列:
(DG)(DG)(DA)(DC)(DA)(DT)(DG)(DG)(DT)(DG) (DT)(DA)(DA)(DT)(DT)(DA)(DT)(DT)(DT)(DC) (DG)(DA)(DC)(DG)(DC)(DC)(DA)(DG)(DA) (DC)(DG)(DA)(DC)(DC)

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分子 #5: Template Strand DNA (TS31mt)

分子名称: Template Strand DNA (TS31mt) / タイプ: dna / ID: 5 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 10.41965 KDa
配列文字列:
(DG)(DG)(DT)(DC)(DG)(DT)(DC)(DT)(DG)(DG) (DC)(DG)(DT)(DG)(DC)(DG)(DC)(DG)(DC)(DC) (DG)(DT)(DT)(DA)(DC)(DA)(DC)(DC)(DA) (DT)(DG)(DT)(DC)(DC)

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分子 #4: RNA (RNA14mt)

分子名称: RNA (RNA14mt) / タイプ: rna / ID: 4 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 4.493723 KDa
配列文字列:
AGUCUGCGGC GCGC

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分子 #6: DIPHOSPHOMETHYLPHOSPHONIC ACID ADENOSYL ESTER

分子名称: DIPHOSPHOMETHYLPHOSPHONIC ACID ADENOSYL ESTER / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 1 / 式: APC
分子量理論値: 505.208 Da
Chemical component information

ChemComp-APC:
DIPHOSPHOMETHYLPHOSPHONIC ACID ADENOSYL ESTER / α,β-メチレンATP / AMP-CPP, エネルギー貯蔵分子類似体*YM

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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: 1 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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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0.75 mg/mL
緩衝液pH: 7.9
詳細: 20 mM Tris Buffer, pH 7.9, 150 mM NaCl, 10 mM DTT, and 5 mM MgCl2
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 300 / 支持フィルム - 材質: GOLD / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 60 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR / 詳細: 15 mA Discharge
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
詳細5 uM complex of (D119) wild-type mtRNAP, (D50) wild-type TEFM, an RNA-DNA scaffold (R14/T31/NT27), and a,b methylene ATP.

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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 - スリット幅: 20 eV
詳細Preliminary grid screening performed manually using TFS Glacios.
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 撮影したグリッド数: 2 / 実像数: 11439 / 平均露光時間: 3.4 sec. / 平均電子線量: 60.0 e/Å2
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 100.0 µm / 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）: 1.8 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.5 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

粒子像選択選択した数: 4798227
詳細: Automated particle picking (Blob picker, CryoSPARC) with manual inspection (Inspect Particle Picks).
初期モデルモデルのタイプ: OTHER / 詳細: Ab-initio reconstruction in cryoSPARC
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 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: 2.74 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF
詳細: Non-uniform Refinement (CryoSPARC) which is an algorithm based on cross-validation optimization, which automatically regularizes 3D density maps during refinement to account for spatial variability.
使用した粒子像数: 331858
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 3次元分類クラス数: 2
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:

5ola


Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
詳細Initial Fitting was done in Chimera and flexible/refined fitting done with Coot Phenix Real-Space Refinement.
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 温度因子: 45
当てはまり具合の基準: Cross-correlation Coefficient
得られたモデル

PDB-8u8v:
Cryo-EM structure of Substrate ATP Bound in the Insertion Site (IS) of Human Mitochondrial Transcription Elongation Complex

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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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