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- EMDB-48520: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) a... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-48520
タイトルVitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
マップデータ3.13 A cryoEM structure of Vitamin K-dependent gamma-carboxylase Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
試料
  • 複合体: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
    • タンパク質・ペプチド: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase
    • タンパク質・ペプチド: Osteocalcin
  • リガンド: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose
  • リガンド: (4S,7R)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSAN-1-AMINIUM 4-OXIDE
  • リガンド: vitamin K1 hydroquinone
キーワードGGCX / VKGC / Vitamin K / VKCFD / Hemophilia B / Warfarin / Carboxylation / Blood Coagulation / Calcium homeostasis / Osteocalcin / MEMBRANE PROTEIN / TRANSFERASE
機能・相同性
機能・相同性情報


response to hydroxyisoflavone / structural constituent of bone / hydroxyapatite binding / peptidyl-glutamate 4-carboxylase / gamma-glutamyl carboxylase activity / negative regulation of testosterone biosynthetic process / negative regulation of bone development / cellular response to zinc ion starvation / response to macrophage colony-stimulating factor / Defective gamma-carboxylation of F9 ...response to hydroxyisoflavone / structural constituent of bone / hydroxyapatite binding / peptidyl-glutamate 4-carboxylase / gamma-glutamyl carboxylase activity / negative regulation of testosterone biosynthetic process / negative regulation of bone development / cellular response to zinc ion starvation / response to macrophage colony-stimulating factor / Defective gamma-carboxylation of F9 / vitamin binding / vitamin K metabolic process / regulation of testosterone biosynthetic process / negative regulation of neurotransmitter secretion / response to vitamin K / regulation of osteoclast differentiation / cellular response to vitamin D / regulation of bone mineralization / type B pancreatic cell proliferation / regulation of bone resorption / osteoblast development / response to vitamin D / response to zinc ion / positive regulation of neurotransmitter secretion / response to gravity / response to testosterone / bone mineralization / RUNX2 regulates osteoblast differentiation / response to mechanical stimulus / Transport of gamma-carboxylated protein precursors from the endoplasmic reticulum to the Golgi apparatus / Gamma-carboxylation of protein precursors / Removal of aminoterminal propeptides from gamma-carboxylated proteins / regulation of cellular response to insulin stimulus / response to glucocorticoid / protein maturation / response to activity / skeletal system development / stem cell differentiation / hormone activity / bone development / brain development / cellular response to growth factor stimulus / protein modification process / Golgi lumen / response to estrogen / cognition / cellular response to insulin stimulus / blood coagulation / osteoblast differentiation / glucose homeostasis / response to ethanol / perikaryon / vesicle / learning or memory / cell adhesion / response to xenobiotic stimulus / endoplasmic reticulum lumen / calcium ion binding / dendrite / endoplasmic reticulum membrane / structural molecule activity / extracellular space / extracellular region / membrane / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Osteocalcin/matrix Gla protein / Osteocalcin / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase / HTTM / : / : / HTTM domain / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase, lumenal domain / Horizontally Transferred TransMembrane Domain / RmlC-like cupin domain superfamily ...Osteocalcin/matrix Gla protein / Osteocalcin / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase / HTTM / : / : / HTTM domain / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase, lumenal domain / Horizontally Transferred TransMembrane Domain / RmlC-like cupin domain superfamily / Gamma-carboxyglutamic acid-rich (GLA) domain / Gamma-carboxyglutamic acid-rich (GLA) domain superfamily / Vitamin K-dependent carboxylation domain. / Gla domain profile. / Domain containing Gla (gamma-carboxyglutamate) residues. / RmlC-like jelly roll fold
類似検索 - ドメイン・相同性
Osteocalcin / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase
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: 3.13 Å
データ登録者Li W / Liu B / Cao Q
資金援助 米国, 7件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Heart, Lung, and Blood Institute (NIH/NHLBI)HL121718 米国
American Heart AssociationEstablished Investigator Award 米国
American Heart AssociationCollaborative Sciences Award 米国
W. M. Keck FoundationForefront of Science Award 米国
Childrens Discovery Institute of Washington University and St. Louis Childrens HospitalMCII 2020-854 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)AI158500 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM131008 米国
引用ジャーナル: Cell Res / 年: 2025
タイトル: Structural insights into the vitamin K-dependent γ-carboxylation of osteocalcin.
著者: Qing Cao / Jianjun Fan / Aaron Ammerman / Samjhana Awasthi / Zongtao Lin / Saimi Mierxiati / Huaping Chen / Jinbin Xu / Benjamin A Garcia / Bin Liu / Weikai Li /
要旨: The γ-carboxylation state of osteocalcin determines its essential functions in bone mineralization or systemic metabolism and serves as a prominent biomarker for bone health and vitamin K nutrition. ...The γ-carboxylation state of osteocalcin determines its essential functions in bone mineralization or systemic metabolism and serves as a prominent biomarker for bone health and vitamin K nutrition. This post-translational modification of glutamate residues is catalyzed by the membrane-embedded vitamin K-dependent γ-carboxylase (VKGC), which typically recognizes protein substrates through their tightly bound propeptide that triggers γ-carboxylation. However, the osteocalcin propeptide exhibits negligible affinity for VKGC. To understand the underlying molecular mechanism, we determined the cryo-electron microscopy structures of VKGC with osteocalcin carrying a native propeptide or a high-affinity variant at different carboxylation states. The structures reveal a large chamber in VKGC that maintains uncarboxylated and partially carboxylated osteocalcin in partially unfolded conformations, allowing their glutamate-rich region and C-terminal helices to engage with VKGC at multiple sites. Binding of this mature region together with the low-affinity propeptide effectively stimulates VKGC activity, similar to high-affinity propeptides that differ only in closely fitting interactions. However, the low-affinity propeptide renders osteocalcin prone to undercarboxylation at low vitamin K levels, thereby serving as a discernible biomarker. Overall, our studies reveal the unique interaction of osteocalcin with VKGC and provide a framework for designing therapeutic strategies targeting osteocalcin-related bone and metabolic disorders.
履歴
登録2025年1月2日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年10月8日-
マップ公開2025年10月8日-
更新2025年10月8日-
現状2025年10月8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_48520.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_48520.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 125 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈3.13 A cryoEM structure of Vitamin K-dependent gamma-carboxylase Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
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.)
0.89 Å/pix.
x 320 pix.
= 283.307 Å		0.89 Å/pix.
x 320 pix.
= 283.307 Å		0.89 Å/pix.
x 320 pix.
= 283.307 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: 0.88533 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: 0.05
最小 - 最大-0.4649943 - 0.897845
平均 (標準偏差)0.00022259496 (±0.016175808)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ320320320
Spacing320320320
セルA=B=C: 283.30664 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_48520_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_48520_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 : Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) a...

全体名称: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
要素
  • 複合体: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
    • タンパク質・ペプチド: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase
    • タンパク質・ペプチド: Osteocalcin
  • リガンド: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose
  • リガンド: (4S,7R)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSAN-1-AMINIUM 4-OXIDE
  • リガンド: vitamin K1 hydroquinone

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超分子 #1: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) a...

超分子名称: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#2
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 110 KDa

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分子 #1: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase

分子名称: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: peptidyl-glutamate 4-carboxylase
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 87.655641 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: MAVSAGSART SPSSDKVQKD KAELISGPRQ DSRIGKLLGF EWTDLSSWRR LVTLLNRPTD PASLAVFRFL FGFLMVLDIP QERGLSSLD RKYLDGLDVC RFPLLDALRP LPLDWMYLVY TIMFLGALGM MLGLCYRISC VLFLLPYWYV FLLDKTSWNN H SYLYGLLA ...文字列:
MAVSAGSART SPSSDKVQKD KAELISGPRQ DSRIGKLLGF EWTDLSSWRR LVTLLNRPTD PASLAVFRFL FGFLMVLDIP QERGLSSLD RKYLDGLDVC RFPLLDALRP LPLDWMYLVY TIMFLGALGM MLGLCYRISC VLFLLPYWYV FLLDKTSWNN H SYLYGLLA FQLTFMDANH YWSVDGLLNA HRRNAHVPLW NYAVLRGQIF IVYFIAGVKK LDADWVEGYS MEYLSRHWLF SP FKLLLSE ELTSLLVVHW GGLLLDLSAG FLLFFDVSRS IGLFFVSYFH CMNSQLFSIG MFSYVMLASS PLFCSPEWPR KLV SYCPRR LQQLLPLKAA PQPSVSCVYK RSRGKSGQKP GLRHQLGAAF TLLYLLEQLF LPYSHFLTQG YNNWTNGLYG YSWD MMVHS RSHQHVKITY RDGRTGELGY LNPGVFTQSR RWKDHADMLK QYATCLSRLL PKYNVTEPQI YFDIWVSIND RFQQR IFDP RVDIVQAAWS PFQRTSWVQP LLMDLSPWRA KLQEIKSSLD NHTEVVFIAD FPGLHLENFV SEDLGNTSIQ LLQGEV TVE LVAEQKNQTL REGEKMQLPA GEYHKVYTTS PSPSCYMYVY VNTTELALEQ DLAYLQELKE KVENGSETGP LPPELQP LL EGEVKGGPEP TPLVQTFLRR QQRLQEIERR RNTPFHERFF RFLLRKLYVF RRSFLMTCIS LRNLILGRPS LEQLAQEV T YANLRPFEAV GELNPSNTDS SHSNPPESNP DPVHSEF

UniProtKB: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase

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分子 #2: Osteocalcin

分子名称: Osteocalcin / 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: 11.00361 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列:
MRALTLLALL ALAALCIAGQ AGAKPSGAES SKGAAFVSKQ EASEVLKRPR RYLYQWLGAP VPYPDPLEPR REVCELNPDC DELADHIGF QEAYRRFYGP V

UniProtKB: Osteocalcin

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分子 #4: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose

分子名称: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 3 / 式: NAG
分子量理論値: 221.208 Da
Chemical component information

ChemComp-NAG:
2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose

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分子 #5: (4S,7R)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-...

分子名称: (4S,7R)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSAN-1-AMINIUM 4-OXIDE
タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 2 / 式: 6PL
分子量理論値: 763.1 Da
Chemical component information

ChemComp-6PL:
(4S,7R)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSAN-1-AMINIUM 4-OXIDE / リン脂質*YM

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分子 #6: vitamin K1 hydroquinone

分子名称: vitamin K1 hydroquinone / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 1 / 式: A1AVC
分子量理論値: 452.712 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

緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
150.0 mMNaClSodium chloride
20.0 mMC8H18N2O4SHEPES
0.005 %C56H92O25Glyco-diosgenin
0.055 mMC31H48O2Vitamin K hydroquinone
1.84 mMNaHCO3Sodium bicarbonate
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 300 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 支持フィルム - Film thickness: 10 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 60 sec.
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 283.15 K / 装置: LEICA EM GP

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電子顕微鏡法

顕微鏡TFS KRIOS
温度最低: 63.0 K / 最高: 77.0 K
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
ソフトウェア名称: EPU
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
デジタル化 - サイズ - 横: 4092 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 5760 pixel / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 6389 / 平均電子線量: 53.5 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: 50.0 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）: 2.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm / 倍率（公称値）: 130000
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: 1322129
CTF補正ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: NONE
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.13 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 206450
初期 角度割当タイプ: ANGULAR RECONSTITUTION / 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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原子モデル構築 1

精密化空間: REAL / プロトコル: OTHER
得られたモデル

PDB-9mqc:
Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone

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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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