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- EMDB-43392: Structure of VCP in complex with an ATPase activator and ADP (D2 ... -

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登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-43392
タイトルStructure of VCP in complex with an ATPase activator and ADP (D2 domains only, hexameric form)
マップデータ
試料
  • 複合体: Complex of VCP with ADP and ATPase activator small molecule VAA1
    • タンパク質・ペプチド: Transitional endoplasmic reticulum ATPase
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
  • リガンド: (3R)-N-[2-(ethylsulfanyl)phenyl]-3-(1-oxo-1,3-dihydro-2H-isoindol-2-yl)butanamide
キーワードactivator / complex / ATPase (ATPアーゼ) / AAA protein / HYDROLASE (加水分解酵素) / HYDROLASE-ACTIVATOR complex
機能・相同性
機能・相同性情報


positive regulation of Lys63-specific deubiquitinase activity / flavin adenine dinucleotide catabolic process / positive regulation of oxidative phosphorylation / VCP-NSFL1C complex / endosome to lysosome transport via multivesicular body sorting pathway / protein-DNA covalent cross-linking repair / endoplasmic reticulum stress-induced pre-emptive quality control / cellular response to arsenite ion / Derlin-1 retrotranslocation complex / BAT3 complex binding ...positive regulation of Lys63-specific deubiquitinase activity / flavin adenine dinucleotide catabolic process / positive regulation of oxidative phosphorylation / VCP-NSFL1C complex / endosome to lysosome transport via multivesicular body sorting pathway / protein-DNA covalent cross-linking repair / endoplasmic reticulum stress-induced pre-emptive quality control / cellular response to arsenite ion / Derlin-1 retrotranslocation complex / BAT3 complex binding / positive regulation of protein K63-linked deubiquitination / deubiquitinase activator activity / mitotic spindle disassembly / VCP-NPL4-UFD1 AAA ATPase complex / aggresome assembly / regulation of protein localization to chromatin / vesicle-fusing ATPase / NADH metabolic process / cellular response to misfolded protein / stress granule disassembly / K48-linked polyubiquitin modification-dependent protein binding / positive regulation of mitochondrial membrane potential / negative regulation of protein localization to chromatin / ubiquitin-modified protein reader activity / retrograde protein transport, ER to cytosol / regulation of aerobic respiration / positive regulation of ATP biosynthetic process / regulation of synapse organization / ATPase complex / ubiquitin-specific protease binding / ubiquitin-like protein ligase binding / MHC class I protein binding / RHOH GTPase cycle / autophagosome maturation / polyubiquitin modification-dependent protein binding / HSF1 activation / ERAD pathway / Protein methylation / DNA修復 / endoplasmic reticulum to Golgi vesicle-mediated transport / interstrand cross-link repair / negative regulation of smoothened signaling pathway / ATP metabolic process / Attachment and Entry / endoplasmic reticulum unfolded protein response / viral genome replication / lipid droplet / proteasome complex / proteasomal protein catabolic process / Josephin domain DUBs / N-glycan trimming in the ER and Calnexin/Calreticulin cycle / Hh mutants are degraded by ERAD / オートファジー / Defective CFTR causes cystic fibrosis / Hedgehog ligand biogenesis / Translesion Synthesis by POLH / positive regulation of protein-containing complex assembly / ABC-family proteins mediated transport / establishment of protein localization / ADP binding / オートファジー / Aggrephagy / cytoplasmic stress granule / positive regulation of non-canonical NF-kappaB signal transduction / positive regulation of protein catabolic process / activation of cysteine-type endopeptidase activity involved in apoptotic process / KEAP1-NFE2L2 pathway / azurophil granule lumen / double-strand break repair / Ovarian tumor domain proteases / positive regulation of canonical Wnt signaling pathway / positive regulation of proteasomal ubiquitin-dependent protein catabolic process / E3 ubiquitin ligases ubiquitinate target proteins / Neddylation / site of double-strand break / cellular response to heat / ubiquitin-dependent protein catabolic process / protein phosphatase binding / regulation of apoptotic process / proteasome-mediated ubiquitin-dependent protein catabolic process / secretory granule lumen / ficolin-1-rich granule lumen / Attachment and Entry / protein ubiquitination / protein domain specific binding / intracellular membrane-bounded organelle / DNA修復 / glutamatergic synapse / lipid binding / ubiquitin protein ligase binding / DNA damage response / Neutrophil degranulation / endoplasmic reticulum membrane / perinuclear region of cytoplasm / 小胞体 / ATP hydrolysis activity / protein-containing complex / RNA binding / extracellular exosome / extracellular region
類似検索 - 分子機能
AAA ATPase, CDC48 family / Cell division protein 48 (CDC48), N-terminal domain / CDC48, N-terminal subdomain / Cell division protein 48 (CDC48) N-terminal domain / CDC48, domain 2 / Cell division protein 48 (CDC48), domain 2 / Cell division protein 48 (CDC48) domain 2 / CDC48 domain 2-like superfamily / Aspartate decarboxylase-like domain superfamily / AAA ATPase, AAA+ lid domain ...AAA ATPase, CDC48 family / Cell division protein 48 (CDC48), N-terminal domain / CDC48, N-terminal subdomain / Cell division protein 48 (CDC48) N-terminal domain / CDC48, domain 2 / Cell division protein 48 (CDC48), domain 2 / Cell division protein 48 (CDC48) domain 2 / CDC48 domain 2-like superfamily / Aspartate decarboxylase-like domain superfamily / AAA ATPase, AAA+ lid domain / AAA+ lid domain / ATPase, AAA-type, conserved site / AAA-protein family signature. / ATPase family associated with various cellular activities (AAA) / ATPase, AAA-type, core / ATPases associated with a variety of cellular activities / AAA+ ATPase domain / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
Transitional endoplasmic reticulum ATPase
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.6 Å
データ登録者Jones NH / Urnivicius L / Kapoor TM
資金援助 米国, 1件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM130234 米国
引用ジャーナル: bioRxiv / 年: 2023
タイトル: Allosteric activation of VCP, a AAA unfoldase, by small molecule mimicry.
著者: N H Jones / Q Liu / L Urnavicius / N E Dahan / L E Vostal / T M Kapoor
要旨: The loss of function of AAA (ATPases associated with diverse cellular activities) mechanoenzymes has been linked to diseases, and small molecules that activate these proteins can be powerful tools to ...The loss of function of AAA (ATPases associated with diverse cellular activities) mechanoenzymes has been linked to diseases, and small molecules that activate these proteins can be powerful tools to probe mechanisms and test therapeutic hypotheses. Unlike chemical inhibitors that can bind a single conformational state to block enzyme activity, activator binding must be permissive to different conformational states needed for enzyme function. However, we do not know how AAA proteins can be activated by small molecules. Here, we focus on valosin-containing protein (VCP)/p97, a AAA unfoldase whose loss of function has been linked to protein aggregation-based disorders, to identify druggable sites for chemical activators. We identified VCP Activator 1 (VA1), a compound that dose-dependently stimulates VCP ATPase activity up to ∼3-fold. Our cryo-EM studies resulted in structures (∼2.9-3.5 Å-resolution) of VCP in apo and ADP-bound states, and revealed VA1 binding an allosteric pocket near the C-terminus in both states. Engineered mutations in the VA1 binding site confer resistance to VA1, and furthermore, modulate VCP activity to a similar level as VA1-mediated activation. The VA1 binding site can alternatively be occupied by a phenylalanine residue in the VCP C-terminal tail, a motif that is post-translationally modified and interacts with cofactors. Together, our findings uncover a druggable allosteric site and a mechanism of enzyme regulation that can be tuned through small molecule mimicry.
SIGNIFICANCE: The loss of function of valosin-containing protein (VCP/p97), a mechanoenzyme from the AAA superfamily that hydrolyzes ATP and uses the released energy to extract or unfold substrate ...SIGNIFICANCE: The loss of function of valosin-containing protein (VCP/p97), a mechanoenzyme from the AAA superfamily that hydrolyzes ATP and uses the released energy to extract or unfold substrate proteins, is linked to protein aggregation-based disorders. However, druggable allosteric sites to activate VCP, or any AAA mechanoenzyme, have not been identified. Here, we report cryo-EM structures of VCP in two states in complex with VA1, a compound we identified that dose-dependently stimulates VCP's ATP hydrolysis activity. The VA1 binding site can also be occupied by a phenylalanine residue in the VCP C-terminal tail, suggesting that VA1 acts through mimicry of this interaction. Our study reveals a druggable allosteric site and a mechanism of enzyme regulation.
履歴
登録2024年1月16日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年6月19日-
マップ公開2024年6月19日-
更新2024年6月19日-
現状2024年6月19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_43392.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_43392.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 190.1 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
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その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
1.04 Å/pix.
x 368 pix.
= 380.88 Å		1.04 Å/pix.
x 368 pix.
= 380.88 Å		1.04 Å/pix.
x 368 pix.
= 380.88 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: 1.035 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: 0.0162
最小 - 最大-0.061895408 - 0.10393828
平均 (標準偏差)-0.0000024460837 (±0.002703281)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ368368368
Spacing368368368
セルA=B=C: 380.87997 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: #1

ファイルemd_43392_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_43392_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 : Complex of VCP with ADP and ATPase activator small molecule VAA1

全体名称: Complex of VCP with ADP and ATPase activator small molecule VAA1
要素
  • 複合体: Complex of VCP with ADP and ATPase activator small molecule VAA1
    • タンパク質・ペプチド: Transitional endoplasmic reticulum ATPase
  • リガンド: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
  • リガンド: (3R)-N-[2-(ethylsulfanyl)phenyl]-3-(1-oxo-1,3-dihydro-2H-isoindol-2-yl)butanamide

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超分子 #1: Complex of VCP with ADP and ATPase activator small molecule VAA1

超分子名称: Complex of VCP with ADP and ATPase activator small molecule VAA1
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: Transitional endoplasmic reticulum ATPase

分子名称: Transitional endoplasmic reticulum ATPase / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 6 / 光学異性体: LEVO / EC番号: vesicle-fusing ATPase
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 89.43682 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MASGADSKGD DLSTAILKQK NRPNRLIVDE AINEDNSVVS LSQPKMDELQ LFRGDTVLLK GKKRREAVCI VLSDDTCSDE KIRMNRVVR NNLRVRLGDV ISIQPCPDVK YGKRIHVLPI DDTVEGITGN LFEVYLKPYF LEAYRPIRKG DIFLVRGGMR A VEFKVVET ...文字列:
MASGADSKGD DLSTAILKQK NRPNRLIVDE AINEDNSVVS LSQPKMDELQ LFRGDTVLLK GKKRREAVCI VLSDDTCSDE KIRMNRVVR NNLRVRLGDV ISIQPCPDVK YGKRIHVLPI DDTVEGITGN LFEVYLKPYF LEAYRPIRKG DIFLVRGGMR A VEFKVVET DPSPYCIVAP DTVIHCEGEP IKREDEEESL NEVGYDDIGG CRKQLAQIKE MVELPLRHPA LFKAIGVKPP RG ILLYGPP GTGKTLIARA VANETGAFFF LINGPEIMSK LAGESESNLR KAFEEAEKNA PAIIFIDELD AIAPKREKTH GEV ERRIVS QLLTLMDGLK QRAHVIVMAA TNRPNSIDPA LRRFGRFDRE VDIGIPDATG RLEILQIHTK NMKLADDVDL EQVA NETHG HVGADLAALC SEAALQAIRK KMDLIDLEDE TIDAEVMNSL AVTMDDFRWA LSQSNPSALR ETVVEVPQVT WEDIG GLED VKRELQELVQ YPVEHPDKFL KFGMTPSKGV LFYGPPGCGK TLLAKAIANE CQANFISIKG PELLTMWFGE SEANVR EIF DKARQAAPCV LFFDELDSIA KARGGNIGDG GGAADRVINQ ILTEMDGMST KKNVFIIGAT NRPDIIDPAI LRPGRLD QL IYIPLPDEKS RVAILKANLR KSPVAKDVDL EFLAKMTNGF SGADLTEICQ RACKLAIRES IESEIRRERE RQTNPSAM E VEEDDPVPEI RRDHFEEAMR FARRSVSDND IRKYEMFAQT LQQSRGFGSF RFPSGNQGGA GPSQGSGGGT GGSVYTEDN DDDLYG

UniProtKB: Transitional endoplasmic reticulum ATPase

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分子 #2: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE

分子名称: ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 6 / 式: ADP
分子量理論値: 427.201 Da
Chemical component information

ChemComp-ADP:
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / ADP, エネルギー貯蔵分子*YM / アデノシン二リン酸

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分子 #3: (3R)-N-[2-(ethylsulfanyl)phenyl]-3-(1-oxo-1,3-dihydro-2H-isoindol...

分子名称: (3R)-N-[2-(ethylsulfanyl)phenyl]-3-(1-oxo-1,3-dihydro-2H-isoindol-2-yl)butanamide
タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 6 / 式: A1AC1
分子量理論値: 354.466 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1 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
50.0 mMC8H18N2O4SHEPES
25.0 mMKClpotassium chloride
2.5 mMMgCl2magnesium chloride
2.5 mMC10H17N3O6Sglutathioneグルタチオン
0.5 %(CH3)2SODMSOジメチルスルホキシド
0.01 %C20H25F13O11FOM

詳細: 50 mM K.HEPES pH 7.5, 25 mM KCl, 2.5 mM MgCl2, 2.5 mM GSH, 0.5% DMSO, 0.01% FOM
グリッドモデル: Quantifoil R2/2 / 材質: COPPER / メッシュ: 300 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 30 sec.
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 298 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
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 FIELDBright-field microscopy / 最大 デフォーカス（公称値）: 3.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.5 µm
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 平均電子線量: 38.3 e/Å2
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: 15016678 / 詳細: Autopicking
初期モデルモデルのタイプ: NONE
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C6 (6回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.6 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 148297
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:

5ftl


Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
精密化空間: REAL
得られたモデル

PDB-8vov:
Structure of VCP in complex with an ATPase activator and ADP (D2 domains only, hexameric form)

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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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