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- EMDB-61441: Cryo-EM structure of GPR4 complexed with miniGs/q in pH6.8 -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-61441
タイトルCryo-EM structure of GPR4 complexed with miniGs/q in pH6.8
マップデータ
試料
  • 複合体: gpr4-gq
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
    • タンパク質・ペプチド: G-protein coupled receptor 4
キーワードGPCR / Proton Sensing / G Protein / GPR4 / SIGNALING PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


glomerular mesangial cell development / Class A/1 (Rhodopsin-like receptors) / regulation of vascular permeability / angiogenesis involved in wound healing / response to acidic pH / positive regulation of Rho protein signal transduction / adenylate cyclase-activating G protein-coupled bile acid receptor signaling pathway / adenylate cyclase-activating serotonin receptor signaling pathway / regulation of skeletal muscle contraction / PKA activation in glucagon signalling ...glomerular mesangial cell development / Class A/1 (Rhodopsin-like receptors) / regulation of vascular permeability / angiogenesis involved in wound healing / response to acidic pH / positive regulation of Rho protein signal transduction / adenylate cyclase-activating G protein-coupled bile acid receptor signaling pathway / adenylate cyclase-activating serotonin receptor signaling pathway / regulation of skeletal muscle contraction / PKA activation in glucagon signalling / hair follicle placode formation / developmental growth / intracellular transport / D1 dopamine receptor binding / regulation of cell adhesion / vascular endothelial cell response to laminar fluid shear stress / renal water homeostasis / activation of adenylate cyclase activity / Hedgehog 'off' state / cellular response to acidic pH / adenylate cyclase-activating adrenergic receptor signaling pathway / cellular response to glucagon stimulus / intracellular glucose homeostasis / negative regulation of angiogenesis / positive regulation of insulin secretion involved in cellular response to glucose stimulus / adenylate cyclase activator activity / trans-Golgi network membrane / negative regulation of inflammatory response to antigenic stimulus / response to prostaglandin E / bone development / platelet aggregation / G protein-coupled receptor activity / cognition / G-protein beta/gamma-subunit complex binding / Olfactory Signaling Pathway / Activation of the phototransduction cascade / G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / positive regulation of insulin secretion / G beta:gamma signalling through PLC beta / Presynaptic function of Kainate receptors / Thromboxane signalling through TP receptor / positive regulation of inflammatory response / Activation of G protein gated Potassium channels / Inhibition of voltage gated Ca2+ channels via Gbeta/gamma subunits / G-protein activation / Glucagon signaling in metabolic regulation / G beta:gamma signalling through CDC42 / Prostacyclin signalling through prostacyclin receptor / G beta:gamma signalling through BTK / Synthesis, secretion, and inactivation of Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1) / sensory perception of smell / photoreceptor disc membrane / ADP signalling through P2Y purinoceptor 12 / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / Glucagon-type ligand receptors / Adrenaline,noradrenaline inhibits insulin secretion / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / G alpha (z) signalling events / cellular response to catecholamine stimulus / ADP signalling through P2Y purinoceptor 1 / ADORA2B mediated anti-inflammatory cytokines production / G beta:gamma signalling through PI3Kgamma / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / Cooperation of PDCL (PhLP1) and TRiC/CCT in G-protein beta folding / GPER1 signaling / cellular response to prostaglandin E stimulus / heterotrimeric G-protein complex / G-protein beta-subunit binding / G alpha (12/13) signalling events / positive regulation of cold-induced thermogenesis / Inactivation, recovery and regulation of the phototransduction cascade / extracellular vesicle / sensory perception of taste / adenylate cyclase-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / signaling receptor complex adaptor activity / retina development in camera-type eye / GTPase binding / G protein activity / fibroblast proliferation / Ca2+ pathway / High laminar flow shear stress activates signaling by PIEZO1 and PECAM1:CDH5:KDR in endothelial cells / G alpha (i) signalling events / G alpha (s) signalling events / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / G alpha (q) signalling events / 加水分解酵素; 酸無水物に作用; GTPに作用・細胞または細胞小器官の運動に関与 / Ras protein signal transduction / cell population proliferation / Extra-nuclear estrogen signaling / G protein-coupled receptor signaling pathway / lysosomal membrane / GTPase activity / synapse / GTP binding / protein-containing complex binding / signal transduction / extracellular exosome / membrane
類似検索 - 分子機能
G protein-coupled receptor 4 orphan / G-protein alpha subunit, group S / G protein alpha subunit, helical insertion / G protein alpha subunit / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / G-protein gamma-like domain ...G protein-coupled receptor 4 orphan / G-protein alpha subunit, group S / G protein alpha subunit, helical insertion / G protein alpha subunit / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / G-protein gamma-like domain / G-protein gamma-like domain superfamily / GGL domain / G protein gamma subunit-like motifs / GGL domain / G protein beta WD-40 repeat protein / Guanine nucleotide-binding protein, beta subunit / G-protein, beta subunit / G-protein coupled receptors family 1 signature. / 7 transmembrane receptor (rhodopsin family) / G protein-coupled receptor, rhodopsin-like / GPCR, rhodopsin-like, 7TM / G-protein coupled receptors family 1 profile. / G-protein beta WD-40 repeat / WD40 repeat, conserved site / Trp-Asp (WD) repeats signature. / Trp-Asp (WD) repeats profile. / Trp-Asp (WD) repeats circular profile. / WD40 repeats / WD40 repeat / WD40-repeat-containing domain superfamily / WD40/YVTN repeat-like-containing domain superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
G-protein coupled receptor 4 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1 / Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
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: 2.67 Å
データ登録者Yue XL / Wu LJ / Hua T / Liu ZJ
資金援助1件
OrganizationGrant number国
Not funded
引用ジャーナル: Cell Res / 年: 2025
タイトル: Structural basis of stepwise proton sensing-mediated GPCR activation.
著者: Xiaolei Yue / Li Peng / Shenhui Liu / Bingjie Zhang / Xiaodan Zhang / Hao Chang / Yuan Pei / Xiaoting Li / Junlin Liu / Wenqing Shui / Lijie Wu / Huji Xu / Zhi-Jie Liu / Tian Hua /
要旨: The regulation of pH homeostasis is crucial in many biological processes vital for survival, growth, and function of life. The pH-sensing G protein-coupled receptors (GPCRs), including GPR4, GPR65 ...The regulation of pH homeostasis is crucial in many biological processes vital for survival, growth, and function of life. The pH-sensing G protein-coupled receptors (GPCRs), including GPR4, GPR65 and GPR68, play a pivotal role in detecting changes in extracellular proton concentrations, impacting both physiological and pathological states. However, comprehensive understanding of the proton sensing mechanism is still elusive. Here, we determined the cryo-electron microscopy structures of GPR4 and GPR65 in various activation states across different pH levels, coupled with G, G or G proteins, as well as a small molecule NE52-QQ57-bound inactive GPR4 structure. These structures reveal the dynamic nature of the extracellular loop 2 and its signature conformations in different receptor states, and disclose the proton sensing mechanism mediated by networks of extracellular histidine and carboxylic acid residues. Notably, we unexpectedly captured partially active intermediate states of both GPR4-G and GPR4-G complexes, and identified a unique allosteric binding site for NE52-QQ57 in GPR4. By integrating prior investigations with our structural analysis and mutagenesis data, we propose a detailed atomic model for stepwise proton sensation and GPCR activation. These insights may pave the way for the development of selective ligands and targeted therapeutic interventions for pH sensing-relevant diseases.
履歴
登録2024年9月5日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年4月23日-
マップ公開2025年4月23日-
更新2025年6月18日-
現状2025年6月18日処理サイト: PDBj / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_61441.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_61441.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 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

大きさ
明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
1.2 Å/pix.
x 256 pix.
= 307.2 Å		1.2 Å/pix.
x 256 pix.
= 307.2 Å		1.2 Å/pix.
x 256 pix.
= 307.2 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: 1.2 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-0.0018059656 - 2.2540543
平均 (標準偏差)0.0005442892 (±0.017263483)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 307.2 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: #2

ファイルemd_61441_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: #1

ファイルemd_61441_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 : gpr4-gq

全体名称: gpr4-gq
要素
  • 複合体: gpr4-gq
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
    • タンパク質・ペプチド: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
    • タンパク質・ペプチド: G-protein coupled receptor 4

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超分子 #1: gpr4-gq

超分子名称: gpr4-gq / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)

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分子 #1: Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short

分子名称: Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / 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: 30.59551 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: MHHHHHHENL YFQGNSKTED QRNEEKAQRE ANKKIEKQLQ KDKQVYRATH RLLLLGADNS GKSTIVKQMR ILHGGSGGSG GTSGIFETK FQVDKVNFHM FDVGGQRDER RKWIQCFNDV TAIIFVVDSS DYNRLQEALN LFKSIWNNRW LRTISVILFL N KQDLLAEK ...文字列:
MHHHHHHENL YFQGNSKTED QRNEEKAQRE ANKKIEKQLQ KDKQVYRATH RLLLLGADNS GKSTIVKQMR ILHGGSGGSG GTSGIFETK FQVDKVNFHM FDVGGQRDER RKWIQCFNDV TAIIFVVDSS DYNRLQEALN LFKSIWNNRW LRTISVILFL N KQDLLAEK VLAGKSKIED YFPEFARYTT PEDATPEPGE DPRVTRAKYF IRDEFLRIST ASGDGRHYCY PHFTCAVDTE NA RRIFNDC KDIILQMNLR EYNLV

UniProtKB: Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short, Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short

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分子 #2: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1

分子名称: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
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: 38.045629 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: IGRARGFSEL DQLRQEAEQL KNQIRDARKA CADATLSQIT NNIDPVGRIQ MRTRRTLRGH LAKIYAMHWG TDSRLLVSAS QDGKLIIWD SYTTNKVHAI PLRSSWVMTC AYAPSGNYVA CGGLDNICSI YNLKTREGNV RVSRELAGHT GYLSCCRFLD D NQIVTSSG ...文字列:
IGRARGFSEL DQLRQEAEQL KNQIRDARKA CADATLSQIT NNIDPVGRIQ MRTRRTLRGH LAKIYAMHWG TDSRLLVSAS QDGKLIIWD SYTTNKVHAI PLRSSWVMTC AYAPSGNYVA CGGLDNICSI YNLKTREGNV RVSRELAGHT GYLSCCRFLD D NQIVTSSG DTTCALWDIE TGQQTTTFTG HTGDVMSLSL APDTRLFVSG ACDASAKLWD VREGMCRQTF TGHESDINAI CF FPNGNAF ATGSDDATCR LFDLRADQEL MTYSHDNIIC GITSVSFSKS GRLLLAGYDD FNCNVWDALK ADRAGVLAGH DNR VSCLGV TDDGMAVATG SWDSFLKIWN

UniProtKB: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1

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分子 #3: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2

分子名称: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / 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: 7.861143 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列:
MASNNTASIA QARKLVEQLK MEANIDRIKV SKAAADLMAY CEAHAKEDPL LTPVPASENP FREKKFFCAI L

UniProtKB: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2

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分子 #4: G-protein coupled receptor 4

分子名称: G-protein coupled receptor 4 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 4 / 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: 42.688301 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: MGNHTWEGCH VDSRVDHLFP PSLYIFVIGV GLPTNCLALW AAYRQVQQRN ELGVYLMNLS IADLLYICTL PLWVDYFLHH DNWIHGPGS CKLFGFIFYT NIYISIAFLC CISVDRYLAV AHPLRFARLR RVKTAVAVSS VVWATELGAN SAPLFHDELF R DRYNHTFC ...文字列:
MGNHTWEGCH VDSRVDHLFP PSLYIFVIGV GLPTNCLALW AAYRQVQQRN ELGVYLMNLS IADLLYICTL PLWVDYFLHH DNWIHGPGS CKLFGFIFYT NIYISIAFLC CISVDRYLAV AHPLRFARLR RVKTAVAVSS VVWATELGAN SAPLFHDELF R DRYNHTFC FEKFPMEGWV AWMNLYRVFV GFLFPWALML LSYRGILRAV RGSVSTERQE KAKIKRLALS LIAIVLVCFA PY HVLLLSR SAIYLGRPWD CGFEERVFSA YHSSLAFTSL NCVADPILYC LVNEGARSDV AKALHNLLRF LASDKPQEMA NAS LTLETP LTSKRNSTAK AMTGSWAATP PSQGDQVQEF LEVLFQGPHH HHHHHHHH

UniProtKB: G-protein coupled receptor 4

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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: 6.8
凍結凍結剤: ETHANE

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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 BIOQUANTUM (6k x 4k)
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）: 2.2 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.2 µm
実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company

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画像解析

CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING ONLY
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: 2.67 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 276423
初期 角度割当タイプ: COMMON LINE
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
FSC曲線 (解像度の算出)

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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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