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- EMDB-61646: Cryo-EM structure of the mono-DdCBE bound to a dsDNA substrate. -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-61646
タイトルCryo-EM structure of the mono-DdCBE bound to a dsDNA substrate.
マップデータPrimary map of TALE protein - deaminase bound in dsDNA substrate complex
試料
  • 複合体: The complex of TALE protein-linked deaminase with a dsDNA substrate.
    • タンパク質・ペプチド: TALE repeat protein targeting mitochondiral ND1-L gene.
    • DNA: TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND4 gene sequence.
    • DNA: a complementary strand of TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and a complementary strand of mitochondrial ND4 gene sequence.
    • タンパク質・ペプチド: Double-stranded DNA deaminase toxin A
  • リガンド: ZINC ION
  • リガンド: water
キーワードTALE / DddA deaminase / DdCBE / dsDNA / ND4 / Mitochondrial base editor. / DNA BINDING PROTEIN/DNA / DNA BINDING PROTEIN-DNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


加水分解酵素; ペプチド以外のCN結合加水分解酵素; 環状アミジンに作用 / toxin activity / hydrolase activity / metal ion binding / membrane
類似検索 - 分子機能
Double-stranded DNA deaminase toxin A / Double-stranded DNA deaminase toxin A / Domain of unknown function DUF6531 / RHS protein / Domain of unknown function (DUF6531) / RHS protein / RHS repeat / RHS Repeat / PAAR motif / PAAR motif ...Double-stranded DNA deaminase toxin A / Double-stranded DNA deaminase toxin A / Domain of unknown function DUF6531 / RHS protein / Domain of unknown function (DUF6531) / RHS protein / RHS repeat / RHS Repeat / PAAR motif / PAAR motif / YD repeat / Rhs repeat-associated core / :
類似検索 - ドメイン・相同性
Double-stranded DNA deaminase toxin A
類似検索 - 構成要素
生物種Burkholderia cenocepacia H111 (バクテリア) / Xanthomonas (バクテリア) / 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: 3.0 Å
データ登録者Jiangchao X / Wenchao X / Jia C / Bei Y
資金援助 中国, 3件
OrganizationGrant number国
National Natural Science Foundation of China (NSFC)32070170 中国
National Natural Science Foundation of China (NSFC)32371272 中国
Ministry of Science and Technology (MoST, China)2023ZD0500501 中国
引用ジャーナル: Mol Cell / 年: 2025
タイトル: Structural insights into DdCBE in action enable high-precision mitochondrial DNA editing.
著者: Jiangchao Xiang / Wenchao Xu / Jing Wu / Yaxin Luo / Chengyu Liu / Yaofeng Hou / Jia Chen / Bei Yang /
要旨: DddA-derived cytosine base editor (DdCBE) couples transcription activator-like effector (TALE) arrays and the double-stranded DNA (dsDNA)-specific cytidine deaminase DddA to target mitochondrial DNA ...DddA-derived cytosine base editor (DdCBE) couples transcription activator-like effector (TALE) arrays and the double-stranded DNA (dsDNA)-specific cytidine deaminase DddA to target mitochondrial DNA (mtDNA) for editing. However, structures of DdCBE in action are unavailable, impeding its mechanistic-based optimization for high-precision-demanding therapeutic applications. Here, we determined the cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures of DdCBE targeting two native mitochondrial gene loci and combined editing data from systematically designed spacers to develop WinPred, a model that can predict DdCBE's editing outcome and guide its design to achieve high-precision editing. Furthermore, structure-guided engineering of DddA narrowed the editing window of DdCBE to 2-3 nt while minimizing its off-target (OT) editing to near-background levels, thereby generating accurate DdCBE (aDdCBE). Using aDdCBE, we precisely introduced a Leber hereditary optic neuropathy (LHON)-disease-related mutation into mtDNA and faithfully recapitulated the pathogenic conditions without interference from unintended bystander or OT mutations. Our work provides a mechanistic understanding of DdCBE and establishes WinPred and aDdCBE as useful tools for faithfully modeling or correcting disease-related mtDNA mutations.
履歴
登録2024年9月24日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年9月17日-
マップ公開2025年9月17日-
更新2025年10月8日-
現状2025年10月8日処理サイト: PDBc / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_61646.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_61646.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 178 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Primary map of TALE protein - deaminase bound in dsDNA substrate complex
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.)
0.96 Å/pix.
x 360 pix.
= 347.148 Å		0.96 Å/pix.
x 360 pix.
= 347.148 Å		0.96 Å/pix.
x 360 pix.
= 347.148 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: 0.9643 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: 0.0943
最小 - 最大-0.0017671458 - 1.9882239
平均 (標準偏差)0.0003723802 (±0.014423497)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ360360360
Spacing360360360
セルA=B=C: 347.14798 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_61646_msk_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: Half 2 map of TALE protein - deaminase...

ファイルemd_61646_half_map_1.map
注釈Half 2 map of TALE protein - deaminase bound in dsDNA substrate complex
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 1 map of TALE protein - deaminase...

ファイルemd_61646_half_map_2.map
注釈Half 1 map of TALE protein - deaminase bound in dsDNA substrate complex
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 : The complex of TALE protein-linked deaminase with a dsDNA substrate.

全体名称: The complex of TALE protein-linked deaminase with a dsDNA substrate.
要素
  • 複合体: The complex of TALE protein-linked deaminase with a dsDNA substrate.
    • タンパク質・ペプチド: TALE repeat protein targeting mitochondiral ND1-L gene.
    • DNA: TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND4 gene sequence.
    • DNA: a complementary strand of TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and a complementary strand of mitochondrial ND4 gene sequence.
    • タンパク質・ペプチド: Double-stranded DNA deaminase toxin A
  • リガンド: ZINC ION
  • リガンド: water

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超分子 #1: The complex of TALE protein-linked deaminase with a dsDNA substrate.

超分子名称: The complex of TALE protein-linked deaminase with a dsDNA substrate.
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#4 / 詳細: TALE protein-DddA + dsDNA
由来(天然)生物種: Burkholderia cenocepacia H111 (バクテリア)
分子量理論値: 106 KDa

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分子 #1: TALE repeat protein targeting mitochondiral ND1-L gene.

分子名称: TALE repeat protein targeting mitochondiral ND1-L gene.
タイプ: protein_or_peptide / ID: 1
詳細: TALE repeat protein targeting mitochondrial ND1-L gene sequence.
コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Xanthomonas (バクテリア)
分子量理論値: 70.525031 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MGSSDIADLR TLGYSQQQQE KIKPKVRSTV AQHHEALVGH GFTHAHIVAL SQHPAALGTV AVKYQDMIAA LPEATHEAIV GVGKQWSGA RALEALLTVA GELRGPPLQL DTGQLLKIAK RGGVTAVEAV HAWRNALTGA PLNLTPEQVV AIASHDGGKQ A LETVQRLL ...文字列:
MGSSDIADLR TLGYSQQQQE KIKPKVRSTV AQHHEALVGH GFTHAHIVAL SQHPAALGTV AVKYQDMIAA LPEATHEAIV GVGKQWSGA RALEALLTVA GELRGPPLQL DTGQLLKIAK RGGVTAVEAV HAWRNALTGA PLNLTPEQVV AIASHDGGKQ A LETVQRLL PVLCQAHGLT PEQVVAIASN GGGKQALETV QRLLPVLCQA HGLTPEQVVA IASNIGGKQA LETVQRLLPV LC QAHGLTP EQVVAIASNN GGKQALETVQ RLLPVLCQAH GLTPEQVVAI ASHDGGKQAL ETVQRLLPVL CQAHGLTPEQ VVA IASHDG GKQALETVQR LLPVLCQAHG LTPEQVVAIA SNGGGKQALE TVQRLLPVLC QAHGLTPEQV VAIASNIGGK QALE TVQRL LPVLCQAHGL TPEQVVAIAS NNGGKQALET VQRLLPVLCQ AHGLTPEQVV AIASHDGGKQ ALETVQRLLP VLCQA HGLT PEQVVAIASH DGGKQALETV QRLLPVLCQA HGLTPEQVVA IASNNGGKQA LETVQRLLPV LCQAHGLTPE QVVAIA SNG GGKQALETVQ RLLPVLCQAH GLTPEQVVAI ASNGGGKQAL ETVQRLLPVL CQAHGLTPEQ VVAIASNGGG KQALESI VA QLSRPDPALA ALTNDHLVAL ACLGGRPALD AVKKGLG

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分子 #4: Double-stranded DNA deaminase toxin A

分子名称: Double-stranded DNA deaminase toxin A / タイプ: protein_or_peptide / ID: 4
詳細: DddA with additional mutations :DddA11 (including S1330I, A1341V, N1342S, E1370K, T1380I, and T1413I)and GSVG mutants (incluidng S1326G, G13348S, A1398V, and S1418G),and a Zn atom;
コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
EC番号: 加水分解酵素; ペプチド以外のCN結合加水分解酵素; 環状アミジンに作用
由来(天然)生物種: Burkholderia cenocepacia H111 (バクテリア)
分子量理論値: 13.964678 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列:
GSYALGPYQI SAPQLPAYNG QTVGTFYYVN DAGGLEGKVF ISGGPTPYPN YVSAGHVESQ SALFMRDNGI SEGLVFHNNP KGTCGFCVN MIETLLPENA KMTVVPPEGV IPVKRGATGE TKVFIGNSNG PKSP

UniProtKB: Double-stranded DNA deaminase toxin A

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分子 #2: TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mit...

分子名称: TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND4 gene sequence.
タイプ: dna / ID: 2
詳細: TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND4 gene sequence.
コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 10.064496 KDa
配列文字列:
(DG)(DA)(DA)(DT)(DC)(DT)(DA)(DG)(DC)(DC) (DT)(DA)(DG)(DC)(DC)(DG)(DT)(DT)(DT)(DC) (DC)(DT)(DG)(DA)(DT)(DC)(DA)(DA)(DA) (DT)(DA)(DT)(DC)

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分子 #3: a complementary strand of TALE repeat protein recognized single-s...

分子名称: a complementary strand of TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and a complementary strand of mitochondrial ND4 gene sequence.
タイプ: dna / ID: 3
詳細: a complementary strand of TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and a complementary strand of mitochondrial ND4 gene sequence.
コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 10.233607 KDa
配列文字列:
(DG)(DA)(DT)(DA)(DT)(DT)(DT)(DG)(DA)(DT) (DC)(DA)(DG)(DG)(DA)(DA)(DA)(DC)(DG)(DG) (DC)(DT)(DA)(DG)(DG)(DC)(DT)(DA)(DG) (DA)(DT)(DT)(DC)

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分子 #5: ZINC ION

分子名称: ZINC ION / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 1 / 式: ZN
分子量理論値: 65.409 Da

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分子 #6: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 1 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER

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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16 mg/mL
緩衝液pH: 8
構成要素:
濃度式名称
20.0 mMTristrishydroxymethylaminomethane
150.0 mMNaclsodium chloride
4.0 mMDTTDithiothreitol

詳細: 20 mM Tris 8.0, 150 mM NaCl, 4 mM DTT
グリッドモデル: Quantifoil R0.6/1 / 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 / 前処理 - タイプ: PLASMA CLEANING / 前処理 - 時間: 30 sec. / 前処理 - 雰囲気: OTHER
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 281 K / 装置: FEI VITROBOT MARK III

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電子顕微鏡法

顕微鏡TFS KRIOS
撮影フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON IV (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 2953 / 平均電子線量: 40.0 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）: 2.5 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: 1696734
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: PDB ENTRY
PDBモデル - PDB ID:

3ugm

最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.0 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 248533
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD

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原子モデル構築 1

初期モデル
PDB IDChain詳細

8e5e

chain_id: A, residue_range: 1290-1427, source_name: PDB, initial_model_type: experimental modelThe initial model consisted of the D chain of current deposition complex

3ugm

chain_id: A, residue_range: 1-641, source_name: PDB, initial_model_type: experimental modelThe initial model consisted of the D chain of current deposition complex
精密化空間: REAL / プロトコル: AB INITIO MODEL
得られたモデル

PDB-9jo8:
Cryo-EM structure of the mono-DdCBE bound to a dsDNA substrate.

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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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