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- EMDB-49405: CryoEM Structure of De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza H... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-49405
タイトルCryoEM Structure of De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1
マップデータDeepEMhancer
試料
  • 複合体: De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1.
    • タンパク質・ペプチド: VHH_flu_01
    • タンパク質・ペプチド: Hemagglutinin HA1 chain
    • タンパク質・ペプチド: Hemagglutinin HA2 chain
  • リガンド: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose
キーワードInfluenza / Flu / HA / hemagglutinin / H1N1 / antibody / De Novo / protein design / VHH_flu_01 / De Novo Antibody / DE NOVO PROTEIN / RFdiffusion / RFantibody
機能・相同性
機能・相同性情報


viral budding from plasma membrane / clathrin-dependent endocytosis of virus by host cell / host cell surface receptor binding / fusion of virus membrane with host plasma membrane / fusion of virus membrane with host endosome membrane / viral envelope / virion attachment to host cell / host cell plasma membrane / virion membrane / membrane
類似検索 - 分子機能
Haemagglutinin, influenzavirus A / Haemagglutinin, HA1 chain, alpha/beta domain superfamily / Haemagglutinin / Haemagglutinin, influenzavirus A/B / Viral capsid/haemagglutinin protein
類似検索 - ドメイン・相同性
生物種synthetic construct (人工物) / Influenza A virus (strain A/USA:Iowa/1943 H1N1) (A型インフルエンザウイルス)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.02 Å
データ登録者Borst AJ / Weidle C
資金援助 米国, European Union, 英国, 11件
OrganizationGrant number国
Howard Hughes Medical Institute (HHMI) 米国
Department of Energy (DOE, United States)DE-SC0018940 MOD03 米国
National Institutes of Health/National Eye Institute (NIH/NEI)T32EY032448 米国
National Institutes of Health/National Cancer Institute (NIH/NCI)R01CA260415 米国
Bill & Melinda Gates FoundationINV-010680 米国
European Molecular Biology Organization (EMBO)ALTF 292-2022European Union
Defense Threat Reduction Agency (DTRA)HDTRA1-21-1-0007 米国
National Science Foundation (NSF, United States)NERSC award BER-ERCAP0022018 米国
Cancer Research UKCGCATF-2021/100002 英国
National Institutes of Health/National Cancer Institute (NIH/NCI)CA278687-01 米国
Defense Threat Reduction Agency (DTRA)HDTRA1-21-1-0038 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2025
タイトル: Atomically accurate de novo design of antibodies with RFdiffusion.
著者: Nathaniel R Bennett / Joseph L Watson / Robert J Ragotte / Andrew J Borst / DéJenaé L See / Connor Weidle / Riti Biswas / Yutong Yu / Ellen L Shrock / Russell Ault / Philip J Y Leung / ...著者: Nathaniel R Bennett / Joseph L Watson / Robert J Ragotte / Andrew J Borst / DéJenaé L See / Connor Weidle / Riti Biswas / Yutong Yu / Ellen L Shrock / Russell Ault / Philip J Y Leung / Buwei Huang / Inna Goreshnik / John Tam / Kenneth D Carr / Benedikt Singer / Cameron Criswell / Basile I M Wicky / Dionne Vafeados / Mariana Garcia Sanchez / Ho Min Kim / Susana Vázquez Torres / Sidney Chan / Shirley M Sun / Timothy T Spear / Yi Sun / Keelan O'Reilly / John M Maris / Nikolaos G Sgourakis / Roman A Melnyk / Chang C Liu / David Baker /
要旨: Despite the central role of antibodies in modern medicine, no method currently exists to design novel, epitope-specific antibodies entirely in silico. Instead, antibody discovery currently relies on ...Despite the central role of antibodies in modern medicine, no method currently exists to design novel, epitope-specific antibodies entirely in silico. Instead, antibody discovery currently relies on immunization, random library screening or the isolation of antibodies directly from patients. Here we demonstrate that combining computational protein design using a fine-tuned RFdiffusion network with yeast display screening enables the de novo generation of antibody variable heavy chains (VHHs), single-chain variable fragments (scFvs) and full antibodies that bind to user-specified epitopes with atomic-level precision. We experimentally characterize VHH binders to four disease-relevant epitopes. Cryo-electron microscopy confirms the binding pose of designed VHHs targeting influenza haemagglutinin and Clostridium difficile toxin B (TcdB). A high-resolution structure of the influenza-targeting VHH confirms atomic accuracy of the designed complementarity-determining regions (CDRs). Although initial computational designs exhibit modest affinity (tens to hundreds of nanomolar K), affinity maturation using OrthoRep enables production of single-digit nanomolar binders that maintain the intended epitope selectivity. We further demonstrate the de novo design of scFvs to TcdB and a PHOX2B peptide-MHC complex by combining designed heavy-chain and light-chain CDRs. Cryo-electron microscopy confirms the binding pose for two distinct TcdB scFvs, with high-resolution data for one design verifying the atomically accurate design of the conformations of all six CDR loops. Our approach establishes a framework for the computational design, screening and characterization of fully de novo antibodies with atomic-level precision in both structure and epitope targeting.
履歴
登録2025年2月24日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年11月12日-
マップ公開2025年11月12日-
更新2025年11月19日-
現状2025年11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_49405.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_49405.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 149.9 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈DeepEMhancer
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.)
0.84 Å/pix.
x 340 pix.
= 285.6 Å		0.84 Å/pix.
x 340 pix.
= 285.6 Å		0.84 Å/pix.
x 340 pix.
= 285.6 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: 0.84 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: 0.00909
最小 - 最大-0.028199285 - 1.6458527
平均 (標準偏差)0.0010399796 (±0.021002438)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ340340340
Spacing340340340
セルA=B=C: 285.6 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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追加マップ: Unsharpened

ファイルemd_49405_additional_1.map
注釈Unsharpened
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: Sharpened

ファイルemd_49405_additional_2.map
注釈Sharpened
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_49405_half_map_1.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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ハーフマップ: Half Map A

ファイルemd_49405_half_map_2.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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試料の構成要素

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全体 : De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa...

全体名称: De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1.
要素
  • 複合体: De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1.
    • タンパク質・ペプチド: VHH_flu_01
    • タンパク質・ペプチド: Hemagglutinin HA1 chain
    • タンパク質・ペプチド: Hemagglutinin HA2 chain
  • リガンド: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose

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超分子 #1: De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa...

超分子名称: De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1.
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#3
詳細: Influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1 was expressed and purified. VHH_flu_01 was expressed and purified. VHH_flu_01 was mixed with Influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1 at a 3:1 molar ratio.
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 92.44733 KDa

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分子 #1: VHH_flu_01

分子名称: VHH_flu_01 / 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: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 15.032718 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列:
MSGQVQLVES GGGLVQPGGS LRLSCAASGK YVNLMSLGWF RQAPGQGLEA VAAISFDGKK TYYADSVKGR FTISRDNSKN TLYLQMNSL RAEDTAVYYC AASVVDSLGV GFYSYWGQGT LVTVSGSGSH HWGSTHHHHH H

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分子 #2: Hemagglutinin HA1 chain

分子名称: Hemagglutinin HA1 chain / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 3 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Influenza A virus (strain A/USA:Iowa/1943 H1N1) (A型インフルエンザウイルス)
株: A/USA:Iowa/1943 H1N1
分子量理論値: 35.92334 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: DTICIGYHAN NSTDTVDTVL EKNVTVTHSV NLLEDSHNGK LCRLKGIAPL QLGKCNIAGW ILGNPECESL LSERSWSYIV ETPNSENGT CFPGDFIDYE ELREQLSSVS SFERFEIFSK ESSWPKHTTG GVTAACSHAG KSSFYRNLLW LTEKDGSYPN L NNSYVNKK ...文字列:
DTICIGYHAN NSTDTVDTVL EKNVTVTHSV NLLEDSHNGK LCRLKGIAPL QLGKCNIAGW ILGNPECESL LSERSWSYIV ETPNSENGT CFPGDFIDYE ELREQLSSVS SFERFEIFSK ESSWPKHTTG GVTAACSHAG KSSFYRNLLW LTEKDGSYPN L NNSYVNKK GKEVLVLWGV HHPSNIKDQQ TLYQKENAYV SVVSSNYNRR FTPEIAERPK VRGQAGRINY YWTLLKPGDT IM FEANGNL IAPWYAFALS RGFGSGIITS NASMHECDTK CQTPQGAINS SLPFQNIHPI TIGECPKYVR STKLRMVTGL RNI P

UniProtKB: Hemagglutinin

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分子 #3: Hemagglutinin HA2 chain

分子名称: Hemagglutinin HA2 chain / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 3 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Influenza A virus (strain A/USA:Iowa/1943 H1N1) (A型インフルエンザウイルス)
株: A/USA:Iowa/1943 H1N1
分子量理論値: 26.623463 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: SIQSRGLFGA IAGFIEGGWT GMIDGWYGYH WQNEQGSGYA ADQKSTQNAI NGITNIVNSV IEKMNTQFTA VGKEFNNLEK RMENLNKKV DDGFLDIWTY NAELLVLLIN ERTLDFHDSN VKNLYEKVKN QLRNNAKEIG NGCFEFYHKC NNECMESVKN G TYDYPKYS ...文字列:
SIQSRGLFGA IAGFIEGGWT GMIDGWYGYH WQNEQGSGYA ADQKSTQNAI NGITNIVNSV IEKMNTQFTA VGKEFNNLEK RMENLNKKV DDGFLDIWTY NAELLVLLIN ERTLDFHDSN VKNLYEKVKN QLRNNAKEIG NGCFEFYHKC NNECMESVKN G TYDYPKYS EESKLNREKI DGSGYIPEAP RDGQAYVRKD GEWVLLSTFL GSGLNDIFEA QKIEWHEGHH HHHH

UniProtKB: Hemagglutinin

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分子 #6: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose

分子名称: 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 12 / 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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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0.3 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
150.0 mMNaClsodium chloride
40.0 nMTris/HCltris(hydroxymethyl)aminomethane/Hydrochloric Acid

詳細: 150 mM NaCl, 40 mM Tris/ HCl pH 7.5
グリッドモデル: Quantifoil R2/2 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 295.15 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡TFS KRIOS
特殊光学系エネルギーフィルター - 名称: GIF Bioquantum
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 / 実像数: 16954 / 平均露光時間: 5.0 sec. / 平均電子線量: 53.0 e/Å2
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）: 1.8 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 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: 5869679
CTF補正ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 詳細: Patch CTF / タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: NONE / 詳細: 3D Ab Initio
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.02 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 使用した粒子像数: 288441
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 詳細: Non Uniform Refinement
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 詳細: Non Uniform Refinement
最終 3次元分類クラス数: 2 / 平均メンバー数/クラス: 17141 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC / 詳細: 3D Classification
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 IDChain詳細

8sk7

source_name: PDB, initial_model_type: experimental modelTrimeric influenza HA glycoprotein (strain A/USA:Iowa/1943 H1N1
source_name: Other, initial_model_type: in silico modelDe Novo Design
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT
得られたモデル

PDB-9nh7:
CryoEM Structure of De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1.

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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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