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- PDB-10zm: CryoEM structure of heterologous nitrogenase complex (2:1 G. diaz... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 10zm
タイトルCryoEM structure of heterologous nitrogenase complex (2:1 G. diazotrophicus-FeP:A. vinelandii-MoFeP) inhibited by BeFx (C2 symmetry)
要素
  • (Nitrogenase molybdenum-iron protein ...) x 2
  • Nitrogenase iron protein
キーワードOXIDOREDUCTASE / Nitrogenase / Nitrogenase complex / Heterologous Nitrogenase complex / Gluconacetobacter diazotrophicus / Azotobacter vinelandii / molybdenum-iron protein / Iron protein / MoFeP / FeP / FeP-MoFeP
機能・相同性
機能・相同性情報


molybdenum-iron nitrogenase complex / nitrogenase / nitrogenase activity / iron-sulfur cluster binding / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / ATP binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
Nitrogenase iron protein NifH / NifH/frxC family / NifH/chlL conserved site / 4Fe-4S iron sulfur cluster binding proteins, NifH/frxC family / NifH/frxC family signature 2. / NifH/frxC family signature 1. / NIFH_FRXC family profile. / Nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain, N-terminal / Domain of unknown function (DUF3364) / Nitrogenase molybdenum-iron protein alpha chain ...Nitrogenase iron protein NifH / NifH/frxC family / NifH/chlL conserved site / 4Fe-4S iron sulfur cluster binding proteins, NifH/frxC family / NifH/frxC family signature 2. / NifH/frxC family signature 1. / NIFH_FRXC family profile. / Nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain, N-terminal / Domain of unknown function (DUF3364) / Nitrogenase molybdenum-iron protein alpha chain / Nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain / Nitrogenase component 1, alpha chain / Nitrogenase component 1, conserved site / Nitrogenases component 1 alpha and beta subunits signature 2. / Nitrogenases component 1 alpha and beta subunits signature 1. / : / Nitrogenase/oxidoreductase, component 1 / Nitrogenase component 1 type Oxidoreductase / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
BERYLLIUM / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / FE(8)-S(7) CLUSTER / : / 3-HYDROXY-3-CARBOXY-ADIPIC ACID / Chem-ICS / IRON/SULFUR CLUSTER / Nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain / Nitrogenase molybdenum-iron protein alpha chain / Nitrogenase iron protein
類似検索 - 構成要素
生物種Azotobacter vinelandii DJ (窒素固定)
Gluconacetobacter diazotrophicus PA1 5 (バクテリア)
手法電子顕微鏡法 / 単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.22 Å
データ登録者Li, Y. / Narehood, S.M. / Cook, B.D. / McGuire, K.L. / Tezcan, F.A. / Herzik Jr., M.A.
資金援助 米国, 3件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01-GM148607 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R35-GM138206 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)1S10OD032471 米国
引用ジャーナル: Biochemistry / 年: 2026
タイトル: Structural and Functional Characterization of Heterologous Nitrogenase Complexes.
著者: Yizhou Li / Sarah M Narehood / Brian D Cook / Kelly L McGuire / Mark A Herzik / F Akif Tezcan /
要旨: Nitrogenase is the only known enzyme that catalyzes the reduction of dinitrogen to ammonia. The most prevalent isozyme, molybdenum nitrogenase, comprises the catalytic molybdenum-iron protein (MoFeP) ...Nitrogenase is the only known enzyme that catalyzes the reduction of dinitrogen to ammonia. The most prevalent isozyme, molybdenum nitrogenase, comprises the catalytic molybdenum-iron protein (MoFeP) and the ATP-dependent reductase iron protein (FeP). Although Mo-nitrogenases are widespread across bacteria and archaea and appear to share conserved mechanistic and structural features, FeP and MoFeP show considerable sequence variability across diazotrophs. This raises questions about the conservation of chemomechanical mechanisms coupling FeP-dependent ATP hydrolysis and electron transfer to MoFeP, and about the functional compatibility of nitrogenase components from divergent species. Previous studies showed that some heterologous FeP-MoFeP pairs can functionally complement each other, whereas other pairs lack catalytic activity, but the absence of structural information on such heterologous pairs has limited mechanistic understanding. To this end, we investigated the functional and structural compatibility of FeP and MoFeP from () and (), two phylogenetically and ecologically distinct species. Building on our prior work with -nitrogenase and recently developed cryogenic electron microscopy (cryoEM) protocols, we determined the ADP·BeF-trapped structure of the homologous FeP-MoFeP complex and showed that it adopted the same geometry as its counterpart. Activity measurements showed that heterologous combinations retained 60-80% of homologous catalytic activities despite 30-50% sequence divergence in FeP and MoFeP. High-resolution cryoEM structures of FeP-MoFeP and FeP-MoFeP corroborated these activities and revealed that functional complementation tolerates substantial sequence variation when the core structural elements supporting ATP binding/hydrolysis, protein-protein interaction, electron transfer, and substrate reduction are conserved.
履歴
登録2026年2月12日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02026年7月15日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: Additional map / Part number: 1 / Data content type: Additional map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: FSC / Data content type: FSC / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: Half map / Part number: 1 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: Half map / Part number: 2 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: Image / Data content type: Image / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: Mask / Part number: 1 / Data content type: Mask / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年7月15日Data content type: Primary map / Data content type: Primary map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12026年8月5日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation_author.identifier_ORCID / _em_admin.last_update
改定 1.12026年8月5日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / EM metadata / Group: Database references / Experimental summary / Data content type: EM metadata / EM metadata / EM metadata / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Data content type: EM metadata / EM metadata ...EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation_author.identifier_ORCID / _em_admin.last_update
改定 1.22026年8月12日Group: Advisory / Data collection ...Advisory / Data collection / Derived calculations / Structure summary
カテゴリ: em_admin / pdbx_entry_details ...em_admin / pdbx_entry_details / pdbx_modification_feature / pdbx_nonpoly_atom_coordination / pdbx_nonpoly_atom_coordination_sphere / pdbx_nonpoly_atom_coordination_sphere_order / pdbx_validate_close_contact / struct_conn
Item: _em_admin.last_update / _pdbx_entry_details.has_protein_modification
改定 1.22026年8月12日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / Group: Experimental summary / Data content type: EM metadata / カテゴリ: em_admin / Data content type: EM metadata / Item: _em_admin.last_update

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構造の表示

構造ビューア分子:
MolmilJmol/JSmol

ダウンロードとリンク

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集合体

登録構造単位
C: Nitrogenase molybdenum-iron protein alpha chain
D: Nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain
A: Nitrogenase molybdenum-iron protein alpha chain
B: Nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain
E: Nitrogenase iron protein
F: Nitrogenase iron protein
H: Nitrogenase iron protein
G: Nitrogenase iron protein
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)363,41430
ポリマ－357,4288
非ポリマー5,98722
水7,476415
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者・ソフトウェアが定義した集合体
  • 根拠: 電子顕微鏡法, not applicable
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551

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要素

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Nitrogenase molybdenum-iron protein ... , 2種, 4分子 CADB

#1: タンパク質 Nitrogenase molybdenum-iron protein alpha chain / Dinitrogenase / Nitrogenase component I


分子量: 55363.043 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Azotobacter vinelandii DJ (窒素固定) / 参照: UniProt: P07328, nitrogenase
#2: タンパク質 Nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain / Dinitrogenase


分子量: 59535.879 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Azotobacter vinelandii DJ (窒素固定) / 参照: UniProt: C1DGZ8, nitrogenase

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タンパク質 , 1種, 4分子 EFHG

#3: タンパク質
Nitrogenase iron protein / Nitrogenase Fe protein / Nitrogenase component II / Nitrogenase reductase


分子量: 31907.424 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 天然
由来: (天然) Gluconacetobacter diazotrophicus PA1 5 (バクテリア)
参照: UniProt: Q9ZIE4, nitrogenase

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非ポリマー , 9種, 437分子

#4: 化合物 ChemComp-HCA / 3-HYDROXY-3-CARBOXY-ADIPIC ACID


分子量: 206.150 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: C7H10O7 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#5: 化合物 ChemComp-ICS / iron-sulfur-molybdenum cluster with interstitial carbon


分子量: 787.451 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: CFe7MoS9 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#6: 化合物 ChemComp-FE / FE (III) ION


分子量: 55.845 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: Fe / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#7: 化合物 ChemComp-CLF / FE(8)-S(7) CLUSTER


分子量: 671.215 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: Fe8S7 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#8: 化合物
ChemComp-MG / MAGNESIUM ION


分子量: 24.305 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 合成 / 式: Mg / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#9: 化合物
ChemComp-ADP / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE


分子量: 427.201 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H15N5O10P2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: ADP, エネルギー貯蔵分子*YM
#10: 化合物
ChemComp-0BE / BERYLLIUM


分子量: 9.012 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 合成 / 式: Be
#11: 化合物 ChemComp-SF4 / IRON/SULFUR CLUSTER


分子量: 351.640 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: Fe4S4 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#12: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 415 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O

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詳細

研究の焦点であるリガンドがあるかY
Has protein modificationY

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実験情報

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実験

実験手法: 電子顕微鏡法
EM実験試料の集合状態: PARTICLE / ３次元再構成法: 単粒子再構成法

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試料調製

構成要素名称: Heterologous nitrogenase complex (2:1 G. diazotrophicus-FeP:A. vinelandii-MoFeP) inhibited by BeFx
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#3 / 由来: MULTIPLE SOURCES
分子量値: 0.357 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Gluconacetobacter diazotrophicus PA1 5 (バクテリア)
緩衝液pH: 8
詳細: Solutions were prepared, filtered, and degassed to Ar immediately prior to the experiment.
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
120 mMTrisC4H11NO31
225 mMSodium chlorideNaCl1
310 mMSodium dithioniteNa2S2O41
45 mMMagnesium chlorideMgCl21
55 mMAdenosine triphosphateC10H16N5O13P31
65 mMBeryllium sulfateBeSO41
725 mMSodium fluorideNaF1
試料濃度: 5.22 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
詳細: Heterologous nitrogenase complex (2:1 G. diazotrophicus-FeP:A. vinelandii-MoFeP) inhibited by BeFx
試料支持グリッドの材料: COPPER / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil Active R1.2/0.8
急速凍結装置: SPT LABTECH CHAMELEON / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 75 % / 凍結前の試料温度: 298 K
詳細: Samples were covered by Al's oil and frozen with the SPT Labtech chameleon.

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company
顕微鏡モデル: TFS KRIOS
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 300 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: BRIGHT FIELD / 倍率（公称値）: 165000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 2500 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1000 nm / Cs: 2.7 mm / アライメント法: COMA FREE
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
撮影平均露光時間: 5 sec. / 電子線照射量: 60 e/Å2
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: 3703
電子光学装置エネルギーフィルター名称: TFS Selectris X / エネルギーフィルタースリット幅: 10 eV
画像スキャン横: 4096 / 縦: 4096

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解析

EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ
1cryoSPARC粒子像選択
2EPU2画像取得
4cryoSPARCCTF補正
9PHENIX1.21.2_5419モデル精密化
13cryoSPARC３次元再構成
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 727134
3次元再構成解像度: 2.22 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 35330 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: RIGID BODY FIT / 空間: REAL
精密化最高解像度: 2.22 Å
立体化学のターゲット値: REAL-SPACE (WEIGHTED MAP SUM AT ATOM CENTERS)
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.01224998
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.99734278
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d10.1723514
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.6753676
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0064342

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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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