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- EMDB-74539: CNGA1 channel closed state in nanodisc with diC8-PIP2 cGMP-free -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-74539
タイトルCNGA1 channel closed state in nanodisc with diC8-PIP2 cGMP-free
マップデータ
試料
  • 複合体: Homotetramer complex of Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1
    • タンパク質・ペプチド: Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1
  • リガンド: CHOLESTEROL
  • リガンド: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE
  • リガンド: [(2R)-2-octanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(oxidanyl)-4,5-diphosphonooxy-cyclohexyl]oxy-phosphoryl]oxy-propyl] octanoate
  • リガンド: POTASSIUM ION
キーワードCyclic nucleotide-gated channel / Rod photoreceptor / CNGA1 / Ion channel / TRANSPORT PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


intracellular cyclic nucleotide activated cation channel complex / intracellularly cGMP-activated cation channel activity / intracellularly cAMP-activated cation channel activity / rod photoreceptor outer segment / sensory perception of chemical stimulus / photoreceptor outer segment membrane / sodium channel activity / sodium ion transport / cGMP binding / monoatomic cation transmembrane transport ...intracellular cyclic nucleotide activated cation channel complex / intracellularly cGMP-activated cation channel activity / intracellularly cAMP-activated cation channel activity / rod photoreceptor outer segment / sensory perception of chemical stimulus / photoreceptor outer segment membrane / sodium channel activity / sodium ion transport / cGMP binding / monoatomic cation transmembrane transport / cAMP binding / visual perception / calcium channel activity / Activation of the phototransduction cascade / calcium ion transport / Inactivation, recovery and regulation of the phototransduction cascade / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Cyclic nucleotide-gated channel, C-terminal leucine zipper domain / C-terminal leucine zipper domain of cyclic nucleotide-gated channels / : / Cyclic nucleotide-binding domain signature 2. / Cyclic nucleotide-binding domain signature 1. / Cyclic nucleotide-binding, conserved site / Cyclic nucleotide-monophosphate binding domain / Cyclic nucleotide-binding domain / cAMP/cGMP binding motif profile. / Cyclic nucleotide-binding domain ...Cyclic nucleotide-gated channel, C-terminal leucine zipper domain / C-terminal leucine zipper domain of cyclic nucleotide-gated channels / : / Cyclic nucleotide-binding domain signature 2. / Cyclic nucleotide-binding domain signature 1. / Cyclic nucleotide-binding, conserved site / Cyclic nucleotide-monophosphate binding domain / Cyclic nucleotide-binding domain / cAMP/cGMP binding motif profile. / Cyclic nucleotide-binding domain / Cyclic nucleotide-binding domain superfamily / RmlC-like jelly roll fold / Ion transport domain / Ion transport protein
類似検索 - ドメイン・相同性
Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1
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: 2.11 Å
データ登録者Park T / Nimigean CM
資金援助 米国, 1件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM124451 米国
引用ジャーナル: bioRxiv / 年: 2025
タイトル: PIP2 Binding at Allosteric Site Blocks Activation in Human Rod CNG Channels.
著者: Taehyun Park / Crina M Nimigean /
要旨: Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PIP2) is a ubiquitous signaling lipid that regulates multiple ion channels. In human cyclic nucleotide-gated (CNG) channels, including the rod photoreceptor ...Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PIP2) is a ubiquitous signaling lipid that regulates multiple ion channels. In human cyclic nucleotide-gated (CNG) channels, including the rod photoreceptor channel, PIP2 has been reported to exert inhibitory effects, but the underlying mechanism has remained unclear. Because this inhibition lowers the apparent cGMP sensitivity of rod CNG channels, it can play a key role in controlling the light sensitivity and dynamic range of rod photoreceptors. Here we report how PIP2 modulates the function of human CNGA1 channels, the major subunit of human rod photoreceptor CNG channels. Ensemble ion flux assays with liposome-reconstituted purified CNGA1 channels demonstrated robust inhibition by PIP2 via a reduction in apparent cGMP sensitivity, and single-channel recordings revealed PIP2 reduces the channel's open probability without altering unitary conductance. To uncover the structural basis, we determined cryo-EM structures of CNGA1 in lipid nanodiscs under multiple ligand conditions. In PIP2-free conditions, closed, intermediate, and open conformations were observed, whereas in the presence of PIP2, the open state was absent. Density consistent with bound PIP2 was detected at inter-protomer grooves between the voltage-sensing and pore domains indicating that PIP2 binding stabilizes non-conductive conformations by sterically preventing C-linker elevation and outward movement of helix S6, conformational changes needed for pore dilation. Collectively, our results establish a structural mechanism for PIP2-mediated inhibition of rod CNG channels, define a mechanistic framework for phosphoinositide control of ligand-gated channels across the CNG superfamily, and provide an inhibitory allosteric binding site for future drug targeting in this channel family.
履歴
登録2025年12月17日-
ヘッダ(付随情報) 公開2026年1月14日-
マップ公開2026年1月14日-
更新2026年1月14日-
現状2026年1月14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_74539.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_74539.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 166.4 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.9 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.0055
最小 - 最大-0.014726766 - 0.044936065
平均 (標準偏差)-0.000011436256 (±0.0011246031)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ352352352
Spacing352352352
セルA=B=C: 316.8 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_74539_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: #2

ファイルemd_74539_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_74539_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 : Homotetramer complex of Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1

全体名称: Homotetramer complex of Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1
要素
  • 複合体: Homotetramer complex of Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1
    • タンパク質・ペプチド: Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1
  • リガンド: CHOLESTEROL
  • リガンド: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE
  • リガンド: [(2R)-2-octanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(oxidanyl)-4,5-diphosphonooxy-cyclohexyl]oxy-phosphoryl]oxy-propyl] octanoate
  • リガンド: POTASSIUM ION

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超分子 #1: Homotetramer complex of Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1

超分子名称: Homotetramer complex of Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 316.5 KDa

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分子 #1: Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1

分子名称: Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 4 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 64.519238 KDa
組換発現生物種: Homo sapiens (ヒト)
配列文字列: DYKDDDDKGG SASKDKKEEE KKEVVVIDPS GNTYYNWLFC ITLPVMYNWT MVIARACFDE LQSDYLEYWL ILDYVSDIVY LIDMFVRTR TGYLEQGLLV KEELKLINKY KSNLQFKLDV LSLIPTDLLY FKLGWNYPEI RLNRLLRFSR MFEFFQRTET R TNYPNIFR ...文字列:
DYKDDDDKGG SASKDKKEEE KKEVVVIDPS GNTYYNWLFC ITLPVMYNWT MVIARACFDE LQSDYLEYWL ILDYVSDIVY LIDMFVRTR TGYLEQGLLV KEELKLINKY KSNLQFKLDV LSLIPTDLLY FKLGWNYPEI RLNRLLRFSR MFEFFQRTET R TNYPNIFR ISNLVMYIVI IIHWNACVFY SISKAIGFGN DTWVYPDIND PEFGRLARKY VYSLYWSTLT LTTIGETPPP VR DSEYVFV VVDFLIGVLI FATIVGNIGS MISNMNAARA EFQARIDAIK QYMHFRNVSK DMEKRVIKWF DYLWTNKKTV DEK EVLKYL PDKLRAEIAI NVHLDTLKKV RIFADCEAGL LVELVLKLQP QVYSPGDYIC KKGDIGREMY IIKEGKLAVV ADDG VTQFV VLSDGSYFGE ISILNIKGSK AGNRRTANIK SIGYSDLFCL SKDDLMEALT EYPDAKTMLE EKGKQILMKD GLLDL NIAN AGSDPKDLEE KVTRMEGSVD LLQTRFARIL AEYESMQQKL KQRLTKVEKF LKPLIDTEFS SIEGPGAESG PIDST

UniProtKB: Cyclic nucleotide-gated channel alpha-1

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分子 #2: CHOLESTEROL

分子名称: CHOLESTEROL / タイプ: ligand / ID: 2 / コピー数: 4 / 式: CLR
分子量理論値: 386.654 Da
Chemical component information

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL

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分子 #3: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE

分子名称: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / タイプ: ligand / ID: 3 / コピー数: 28 / 式: PCW
分子量理論値: 787.121 Da
Chemical component information

ChemComp-PCW:
1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / DOPC, リン脂質*YM

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分子 #4: [(2R)-2-octanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(o...

分子名称: [(2R)-2-octanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(oxidanyl)-4,5-diphosphonooxy-cyclohexyl]oxy-phosphoryl]oxy-propyl] octanoate
タイプ: ligand / ID: 4 / コピー数: 4 / 式: PIO
分子量理論値: 746.566 Da
Chemical component information

ChemComp-PIO:
[(2R)-2-octanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(oxidanyl)-4,5-diphosphonooxy-cyclohexyl]oxy-phosphoryl]oxy-propyl] octanoate

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分子 #5: POTASSIUM ION

分子名称: POTASSIUM ION / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 5 / 式: K
分子量理論値: 39.098 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: 7.4
構成要素:
濃度名称式
25.0 mMHEPES
150.0 mMpotassium chlorideKCl

詳細: 25 mM HEPES, 150 mM KCl, pH7.4
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 295 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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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 K3 (6k x 4k) / 平均電子線量: 48.48 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）: 2.4 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.6 µm
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: 1251513
CTF補正タイプ: 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: 2.11 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION / 使用した粒子像数: 504391
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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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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