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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-45608
タイトルAnthoceros agrestis Rubisco octamer core complexed with small subunits and Arabidopsis thaliana BSD2
マップデータAnthoceros agrestis Rubisco assembled intermediate complex. Octamer core bound to 4 units of small subunit and 4 units of BSD2.
試料
  • 複合体: Rubisco assembly intermediate
    • タンパク質・ペプチド: Protein BUNDLE SHEATH DEFECTIVE 2, chloroplastic
    • タンパク質・ペプチド: Rubisco large subunit
    • タンパク質・ペプチド: Rubisco small subunit
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: 2-CARBOXYARABINITOL-1,5-DIPHOSPHATE
キーワードAnthoceros agrestis rubisco / PHOTOSYNTHESIS
機能・相同性
機能・相同性情報


ribulose bisphosphate carboxylase complex assembly / protein folding chaperone complex / chloroplast stroma / : / protein folding chaperone / chloroplast / zinc ion binding / cytosol
類似検索 - 分子機能
BSD2 cysteine rich domain / Heat shock protein DnaJ, cysteine-rich domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
Protein BUNDLE SHEATH DEFECTIVE 2, chloroplastic
類似検索 - 構成要素
生物種Anthoceros agrestis (植物) / Arabidopsis thaliana (シロイヌナズナ)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.9 Å
データ登録者Ang WSL / Oh ZG / Li FW / Gunn LH
資金援助 米国, 2件
OrganizationGrant number国
National Science Foundation (NSF, United States)MCB2213840 米国
National Science Foundation (NSF, United States)MCB2213841 米国
引用ジャーナル: Mol Plant / 年: 2024
タイトル: Unique biogenesis and kinetics of hornwort Rubiscos revealed by synthetic biology systems.
著者: Zhen Guo Oh / Tanner Ashton Robison / Dan Hong Loh / Warren Shou Leong Ang / Jediael Zheng Ying Ng / Fay-Wei Li / Laura Helen Gunn /
要旨: Hornworts are the only land plants that employ a pyrenoid to optimize Rubisco's CO fixation, yet hornwort Rubisco remains poorly characterized. Here we assembled the hornwort Anthoceros agrestis ...Hornworts are the only land plants that employ a pyrenoid to optimize Rubisco's CO fixation, yet hornwort Rubisco remains poorly characterized. Here we assembled the hornwort Anthoceros agrestis Rubisco (AaRubisco) using the Arabidopsis thaliana SynBio expression system and observed the formation of stalled intermediates, prompting us to develop a new SynBio system with A. agrestis cognate chaperones. We successfully assembled AaRubisco and Rubisco from three other hornwort species. Unlike A. thaliana Rubisco, AaRubisco assembly is not dependent on RbcX or Raf2. Kinetic characterization reveals that hornwort Rubiscos exhibit a range of catalytic rates (3-10 s), but with similar affinity (∼30 μM) and specificity (∼70) for CO. These results suggest that hornwort Rubiscos do not comply with the long-held canonical catalytic trade-off observed in other land plants, providing experimental support that Rubisco kinetics may be phylogenetically constrained. Unexpectedly, we observed a 50% increase in AaRubisco catalytic rates when RbcX was removed from our SynBio system, without any reduction in specificity. Structural biology, biochemistry, and proteomic analysis suggest that subtle differences in Rubisco large-subunit interactions, when RbcX is absent during biogenesis, increases the accessibility of active sites and catalytic turnover rate. Collectively, this study uncovered a previously unknown Rubisco kinetic parameter space and provides a SynBio chassis to expand the survey of other Rubisco kinetics. Our discoveries will contribute to developing new approaches for engineering Rubisco with superior kinetics.
履歴
登録2024年7月2日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年11月13日-
マップ公開2024年11月13日-
更新2024年12月11日-
現状2024年12月11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_45608.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_45608.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 512 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Anthoceros agrestis Rubisco assembled intermediate complex. Octamer core bound to 4 units of small subunit and 4 units of BSD2.
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.)
0.55 Å/pix.
x 512 pix.
= 281.6 Å		0.55 Å/pix.
x 512 pix.
= 281.6 Å		0.55 Å/pix.
x 512 pix.
= 281.6 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: 0.55 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: 0.06
最小 - 最大-0.23049761 - 0.4460757
平均 (標準偏差)0.0007609335 (±0.021431286)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ512512512
Spacing512512512
セルA=B=C: 281.6 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 A

ファイルemd_45608_half_map_1.map
注釈Half map A
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 B

ファイルemd_45608_half_map_2.map
注釈Half map B
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 : Rubisco assembly intermediate

全体名称: Rubisco assembly intermediate
要素
  • 複合体: Rubisco assembly intermediate
    • タンパク質・ペプチド: Protein BUNDLE SHEATH DEFECTIVE 2, chloroplastic
    • タンパク質・ペプチド: Rubisco large subunit
    • タンパク質・ペプチド: Rubisco small subunit
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: 2-CARBOXYARABINITOL-1,5-DIPHOSPHATE

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超分子 #1: Rubisco assembly intermediate

超分子名称: Rubisco assembly intermediate / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#3
由来(天然)生物種: Anthoceros agrestis (植物)
分子量理論値: 510 KDa

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分子 #1: Protein BUNDLE SHEATH DEFECTIVE 2, chloroplastic

分子名称: Protein BUNDLE SHEATH DEFECTIVE 2, chloroplastic / 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: Arabidopsis thaliana (シロイヌナズナ)
分子量理論値: 14.560366 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列:
MANSLCFFSS PPTFCFQSPS KNPKPSHFFS TNDNTSSLVQ KRELLQTSRS QSFEVKAANN NPQGTKPNSL VCANCEGEGC VACSQCKGG GVNLIDHFNG QFKAGALCWL CRGKKEVLCG DCNGAGFIGG FLSTFDE

UniProtKB: Protein BUNDLE SHEATH DEFECTIVE 2, chloroplastic

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分子 #2: Rubisco large subunit

分子名称: Rubisco large subunit / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 8 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Anthoceros agrestis (植物)
分子量理論値: 52.908777 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: MSPQTETKAG VGFKAGVKDY RLTYYTPDYE TKDTDILAAF RMTPQPGVPP EEAGAAVAAE SSTGTWTTVW TDGLTSLDRY KGRCYDIEP VAGEENQYIA YVAYPLDLFE EGSVTNMFTS IVGNVFGFKA LRALRLEDLR IPPAYSKTFQ GPPHGIQVER D KLNKYGRP ...文字列:
MSPQTETKAG VGFKAGVKDY RLTYYTPDYE TKDTDILAAF RMTPQPGVPP EEAGAAVAAE SSTGTWTTVW TDGLTSLDRY KGRCYDIEP VAGEENQYIA YVAYPLDLFE EGSVTNMFTS IVGNVFGFKA LRALRLEDLR IPPAYSKTFQ GPPHGIQVER D KLNKYGRP LLGCTIKPKL GLSAKNYGRA VYECLRGGLD FT(KCX)DDENVNS QPFMRWRDRF LFVAEAIFKS QAETGEIK G HYLNATAGTC EEMMKRAQFA RELGMPIVMH DYLTGGFTAN TTLAHYCRDN GLLLHIHRAM HAVIDRQRNH GIHFRVLAK ALRMSGGDHI HSGTVVGKLE GEREVTLGFV DLLRDDYIEK DRSRGIYFTQ DWVSMPGVLP VASGGIHVWH MPALTEIFGD DSVLQFGGG TLGHPWGNAP GAVANRVALE ACVQARNEGR DLAREGNDII REASKWSPEL AAACEVWKEI KFVFETIDTL

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分子 #3: Rubisco small subunit

分子名称: Rubisco small subunit / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 4 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Anthoceros agrestis (植物)
分子量理論値: 14.70791 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列:
MQVWNPIDNP KFETLSYLPP LTDNQIAREI DYMLRNKWIP CLEFDPSGTI TTLPGQPGYY GGRYWTMWKL PMFGCNNAGY VLREIEHCK NAYPGCFIRV LGFDNIRQVQ CCAFIVHKPQ HHHHHH

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分子 #4: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 4 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #5: 2-CARBOXYARABINITOL-1,5-DIPHOSPHATE

分子名称: 2-CARBOXYARABINITOL-1,5-DIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 4 / 式: CAP
分子量理論値: 356.115 Da
Chemical component information

ChemComp-CAP:
2-CARBOXYARABINITOL-1,5-DIPHOSPHATE

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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0.5 mg/mL
緩衝液pH: 8
構成要素:
濃度式名称
20.0 mMC4H11NO3Tris
50.0 mMNaClSodium chloride

詳細: 20 mM Tris pH 8.0 50 mM NaCl
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - Film thickness: 2
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 TALOS ARCTICA
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: 1 / 平均露光時間: 4.8 sec. / 平均電子線量: 65.0 e/Å2 / 詳細: Images were collected over 50 movie frames
電子線加速電圧: 200 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）: 2.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.5 µm / 倍率（公称値）: 79000
試料ステージホルダー冷却材: NITROGEN
実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 522687
初期モデルモデルのタイプ: OTHER
詳細: Starting model from pdb 9CHZ from our associated deposition. BSD2 from 8ILM and 8ILB, and rigid body docked.
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C4 (4回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.9 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4) / ソフトウェア - 詳細: Homogeneous refinement / 使用した粒子像数: 19751
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4)
最終 3次元分類クラス数: 4 / 平均メンバー数/クラス: 183580 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4) / ソフトウェア - 詳細: 3D classification tool

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原子モデル構築 1

初期モデル
PDB IDChain

9chz

chain_id: all, source_name: PDB, initial_model_type: experimental model

8lim

source_name: PDB, initial_model_type: experimental model

8ilb

source_name: PDB, initial_model_type: experimental model
精密化空間: REAL / プロトコル: RIGID BODY FIT
得られたモデル

PDB-9ci2:
Anthoceros agrestis Rubisco octamer core complexed with small subunits and Arabidopsis thaliana BSD2

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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)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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