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- EMDB-63221: Cryo-EM structure of TIR-STING/c-di-GMP complex -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-63221
タイトルCryo-EM structure of TIR-STING/c-di-GMP complex
マップデータ
試料
  • 複合体: TIR-STING/c-di-GMP complex
    • タンパク質・ペプチド: CD-NTase-associated protein 12
  • リガンド: 9,9'-[(2R,3R,3aS,5S,7aR,9R,10R,10aS,12S,14aR)-3,5,10,12-tetrahydroxy-5,12-dioxidooctahydro-2H,7H-difuro[3,2-d:3',2'-j][1,3,7,9,2,8]tetraoxadiphosphacyclododecine-2,9-diyl]bis(2-amino-1,9-dihydro-6H-purin-6-one)
  • リガンド: CALCIUM ION
  • リガンド: water
キーワードNADase / HYDROLASE
機能・相同性CD-NTase-associated protein 12/Pycsar effector protein, TIR domain / CAP12/Pycsar effector protein, TIR domain / Prokaryotic STING domain / Prokaryotic STING domain / NAD+ glycohydrolase / NADP+ nucleosidase activity / defense response to virus / nucleotide binding / CD-NTase-associated protein 12
機能・相同性情報
生物種Epilithonimonas lactis (バクテリア)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.88 Å
データ登録者Lu DF / Liu S
資金援助 中国, 1件
OrganizationGrant number国
Ministry of Science and Technology (MoST, China) 中国
引用ジャーナル: mBio / 年: 2025
タイトル: Structural insights into distinct filamentation states reveal a regulatory mechanism for bacterial STING activation.
著者: Yuchao Yang / Yueyue Liu / Xue Ma / Xuan Zhao / Jian Cao / Yu Liu / Shanqin Li / Jing Wu / Yuanzhu Gao / Lianwan Chen / Changxin Wu / Guijun Shang / Sheng Liu / Defen Lu /
要旨: The cyclic oligonucleotide-based antiphage signaling system (CBASS) is a bacterial immune mechanism that was evolutionarily linked to the eukaryotic cGAS-STING pathway, which protects against phage ...The cyclic oligonucleotide-based antiphage signaling system (CBASS) is a bacterial immune mechanism that was evolutionarily linked to the eukaryotic cGAS-STING pathway, which protects against phage infection through abortive cell death. CBASS operons encode cyclic dinucleotide synthases (CD-NTases) and effector proteins (Caps), such as bacterial STING, which senses cyclic dinucleotides like 3'3'-c-di-GMP to trigger defense. Although bacterial STING oligomerizes into filaments upon ligand binding, the functional roles of distinct filament states remain unclear. Here, we resolve cryo-EM structures of TIR-STING (STING) bound to 3'3'-c-di-GMP, revealing two oligomeric states: spiral-shaped single filaments and fiber bundles composed of straight protofibrils. In spiral filaments, the STING domain sequesters the TIR domain's BB loop within a hydrophobic core, suppressing NADase activity. This inactive conformation is stabilized by interactions between the CBDα4 helix and the TIR domain, as well as a calcium-binding site. Conversely, fiber bundle formation-driven by inter-protofibril TIR domain interactions-disrupts these autoinhibitory contacts, liberating the BB loop to enable head-to-tail assembly of adjacent TIR domains into a composite NADase-active site. Calcium ions promote spiral filament assembly while inhibiting fiber bundles, revealing a dual regulatory role in tuning STING activation. Strikingly, this mechanism diverges from single-filament systems like STING, underscoring evolutionary diversity in STING signaling. Our findings establish distinct filament architectures as structural checkpoints governing bacterial STING activation, providing mechanistic insights into how conformational plasticity and environmental cues like calcium regulate abortive infection. These results highlight parallels between prokaryotic and eukaryotic immune strategies, emphasizing conserved principles in pathogen defense across domains of life.IMPORTANCEBacteria employ a sophisticated immune system, CBASS, evolutionarily related to human antiviral pathways, to defend against viral (phage) attacks. This study reveals how the bacterial protein STING acts as a molecular switch, transitioning between an inactive spiral structure stabilized by calcium ions and an active fiber bundle. When calcium levels drop, STING reorganizes into fiber bundles, activating its ability to degrade essential cellular molecules. This self-destructive mechanism halts phage replication by sacrificing the infected cell, protecting the bacterial population. The findings demonstrate how structural rearrangements govern life-or-death immune decisions, mirroring principles in human STING signaling. By uncovering calcium's role in regulating this process, the work deepens our understanding of microbial immunity and highlights shared strategies across domains of life. These insights could inspire novel antimicrobial therapies or bioengineered systems to combat infections, bridging fundamental science with practical applications in health and biotechnology.
履歴
登録2025年1月19日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年8月27日-
マップ公開2025年8月27日-
更新2025年8月27日-
現状2025年8月27日処理サイト: PDBc / 状態: 公開

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構造の表示

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_63221.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.83 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.2
最小 - 最大-1.5614777 - 3.3597307
平均 (標準偏差)0.005008072 (±0.09301798)
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: 212.48 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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試料の構成要素

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全体 : TIR-STING/c-di-GMP complex

全体名称: TIR-STING/c-di-GMP complex
要素
  • 複合体: TIR-STING/c-di-GMP complex
    • タンパク質・ペプチド: CD-NTase-associated protein 12
  • リガンド: 9,9'-[(2R,3R,3aS,5S,7aR,9R,10R,10aS,12S,14aR)-3,5,10,12-tetrahydroxy-5,12-dioxidooctahydro-2H,7H-difuro[3,2-d:3',2'-j][1,3,7,9,2,8]tetraoxadiphosphacyclododecine-2,9-diyl]bis(2-amino-1,9-dihydro-6H-purin-6-one)
  • リガンド: CALCIUM ION
  • リガンド: water

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超分子 #1: TIR-STING/c-di-GMP complex

超分子名称: TIR-STING/c-di-GMP complex / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Epilithonimonas lactis (バクテリア)

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分子 #1: CD-NTase-associated protein 12

分子名称: CD-NTase-associated protein 12 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 8 / 光学異性体: LEVO / EC番号: NAD+ glycohydrolase
由来(天然)生物種: Epilithonimonas lactis (バクテリア)
分子量理論値: 35.717707 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MRTRIFIGSS KEGLKEANYV KSRLEKANFE VFIWNDDIFK PNKNTLETLL NVASLFDFGI MIATKDDFTA SRDDIFETVR DNVVFEFGL FLGRLGENRA FALQENGAKL PSDLLGITIP KFEKTDDYFS NYNLNTEIDN IIKIINEKIS LGELGLLPST V LAIGYYEN ...文字列:
MRTRIFIGSS KEGLKEANYV KSRLEKANFE VFIWNDDIFK PNKNTLETLL NVASLFDFGI MIATKDDFTA SRDDIFETVR DNVVFEFGL FLGRLGENRA FALQENGAKL PSDLLGITIP KFEKTDDYFS NYNLNTEIDN IIKIINEKIS LGELGLLPST V LAIGYYEN FVSTVCDALH SLPTIKLNGI EYKDFVFNII IPNDLDADIK RRAQIYFKKM DIHEVKIDTN GRSFPLYLQI DE ENSGDVA VLYDMPTTLG GIDKAIEMYM KKGHIGKTSQ QQLLEERELR NFKTTLINLI NNNSFTKTFV KVIEE

UniProtKB: CD-NTase-associated protein 12

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分子 #2: 9,9'-[(2R,3R,3aS,5S,7aR,9R,10R,10aS,12S,14aR)-3,5,10,12-tetrahydr...

分子名称: 9,9'-[(2R,3R,3aS,5S,7aR,9R,10R,10aS,12S,14aR)-3,5,10,12-tetrahydroxy-5,12-dioxidooctahydro-2H,7H-difuro[3,2-d:3',2'-j][1,3,7,9,2,8]tetraoxadiphosphacyclododecine-2,9-diyl]bis(2-amino-1,9-dihydro-6H-purin-6-one)
タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 4 / 式: C2E
分子量理論値: 690.411 Da
Chemical component information

ChemComp-C2E:
9,9'-[(2R,3R,3aS,5S,7aR,9R,10R,10aS,12S,14aR)-3,5,10,12-tetrahydroxy-5,12-dioxidooctahydro-2H,7H-difuro[3,2-d:3',2'-j][1,3,7,9,2,8]tetraoxadiphosphacyclododecine-2,9-diyl]bis(2-amino-1,9-dihydro-6H-purin-6-one) / c-di-GMP

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分子 #3: CALCIUM ION

分子名称: CALCIUM ION / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 4 / 式: CA
分子量理論値: 40.078 Da

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分子 #4: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 8 / 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

緩衝液pH: 8
凍結凍結剤: ETHANE

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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: GATAN K2 QUANTUM (4k x 4k)
平均電子線量: 50.0 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）: 2.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.88 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 523122
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: ANGULAR RECONSTITUTION

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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)

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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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