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-基本情報
登録情報 | データベース: PDB / ID: 5ldx | ||||||
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タイトル | Structure of mammalian respiratory Complex I, class3. | ||||||
要素 |
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キーワード | OXIDOREDUCTASE / NADH:ubiquinone oxidoreductase / multienzyme complexes / Complex I / mitochondria | ||||||
機能・相同性 | 機能・相同性情報 Complex I biogenesis / RHOG GTPase cycle / Respiratory electron transport / cellular response to oxygen levels / mitochondrial large ribosomal subunit binding / gliogenesis / neural precursor cell proliferation / [2Fe-2S] cluster assembly / oxygen sensor activity / Neutrophil degranulation ...Complex I biogenesis / RHOG GTPase cycle / Respiratory electron transport / cellular response to oxygen levels / mitochondrial large ribosomal subunit binding / gliogenesis / neural precursor cell proliferation / [2Fe-2S] cluster assembly / oxygen sensor activity / Neutrophil degranulation / ubiquinone binding / Mitochondrial protein degradation / NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) / apoptotic mitochondrial changes / NADH dehydrogenase activity / mitochondrial ATP synthesis coupled electron transport / respiratory chain complex I / : / mitochondrial respiratory chain complex I assembly / mitochondrial electron transport, NADH to ubiquinone / electron transport coupled proton transport / acyl binding / acyl carrier activity / NADH dehydrogenase (ubiquinone) activity / ATP synthesis coupled electron transport / quinone binding / ATP metabolic process / aerobic respiration / neurogenesis / respiratory electron transport chain / reactive oxygen species metabolic process / regulation of mitochondrial membrane potential / fatty acid binding / mitochondrial membrane / mitochondrial intermembrane space / fatty acid biosynthetic process / 2 iron, 2 sulfur cluster binding / NAD binding / FMN binding / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / response to oxidative stress / mitochondrial inner membrane / oxidoreductase activity / mitochondrial matrix / negative regulation of DNA-templated transcription / ubiquitin protein ligase binding / apoptotic process / mitochondrion / nucleoplasm / metal ion binding / cytoplasm 類似検索 - 分子機能 | ||||||
生物種 | Bos taurus (ウシ) | ||||||
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: 5.6 Å | ||||||
データ登録者 | Vinothkumar, K.R. / Zhu, J. / Hirst, J. | ||||||
資金援助 | 英国, 1件
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引用 | ジャーナル: Nature / 年: 2016 タイトル: Structure of mammalian respiratory complex I. 著者: Jiapeng Zhu / Kutti R Vinothkumar / Judy Hirst / 要旨: Complex I (NADH:ubiquinone oxidoreductase), one of the largest membrane-bound enzymes in the cell, powers ATP synthesis in mammalian mitochondria by using the reducing potential of NADH to drive ...Complex I (NADH:ubiquinone oxidoreductase), one of the largest membrane-bound enzymes in the cell, powers ATP synthesis in mammalian mitochondria by using the reducing potential of NADH to drive protons across the inner mitochondrial membrane. Mammalian complex I (ref. 1) contains 45 subunits, comprising 14 core subunits that house the catalytic machinery (and are conserved from bacteria to humans) and a mammalian-specific cohort of 31 supernumerary subunits. Knowledge of the structures and functions of the supernumerary subunits is fragmentary. Here we describe a 4.2-Å resolution single-particle electron cryomicroscopy structure of complex I from Bos taurus. We have located and modelled all 45 subunits, including the 31 supernumerary subunits, to provide the entire structure of the mammalian complex. Computational sorting of the particles identified different structural classes, related by subtle domain movements, which reveal conformationally dynamic regions and match biochemical descriptions of the 'active-to-de-active' enzyme transition that occurs during hypoxia. Our structures therefore provide a foundation for understanding complex I assembly and the effects of mutations that cause clinically relevant complex I dysfunctions, give insights into the structural and functional roles of the supernumerary subunits and reveal new information on the mechanism and regulation of catalysis. | ||||||
履歴 |
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構造ビューア | 分子: MolmilJmol/JSmol |
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PDB形式 | pdb5ldx.ent.gz | 1 MB | 表示 | PDB形式 |
PDBx/mmJSON形式 | 5ldx.json.gz | ツリー表示 | PDBx/mmJSON形式 | |
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文書・要旨 | 5ldx_validation.pdf.gz | 1.6 MB | 表示 | wwPDB検証レポート |
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文書・詳細版 | 5ldx_full_validation.pdf.gz | 1.7 MB | 表示 | |
XML形式データ | 5ldx_validation.xml.gz | 164 KB | 表示 | |
CIF形式データ | 5ldx_validation.cif.gz | 273.3 KB | 表示 | |
アーカイブディレクトリ | https://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/ld/5ldx ftp://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/ld/5ldx | HTTPS FTP |
-関連構造データ
-リンク
-集合体
登録構造単位 |
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1 |
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-要素
-NADH-ubiquinone oxidoreductase chain ... , 7種, 7分子 AHJKLMN
#1: タンパク質 | 分子量: 13058.521 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03898, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) |
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#8: タンパク質 | 分子量: 35688.773 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03887, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) |
#10: タンパク質 | 分子量: 19082.479 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03924, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) |
#11: タンパク質 | 分子量: 10800.186 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03902, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) |
#12: タンパク質 | 分子量: 68327.922 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: Note: The density for transverse helix and the last TM helix around 548-605 is poor but has been left as observed for class 1 for comparison. 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03920, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) |
#13: タンパク質 | 分子量: 52130.750 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03910, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) |
#14: タンパク質 | 分子量: 39274.930 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03892, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating) |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] iron-sulfur protein ... , 7種, 7分子 BCDIQRe
#2: タンパク質 | 分子量: 20104.531 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: This chain coordinates a Iron-sulphur cluster. / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P42026, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating), NADH dehydrogenase |
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#3: タンパク質 | 分子量: 26464.807 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P23709, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating), NADH dehydrogenase |
#4: タンパク質 | 分子量: 49165.289 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: 128 should be an R instead of Q for Cambridge cows. / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P17694, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating), NADH dehydrogenase |
#9: タンパク質 | 分子量: 20219.947 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: This chain coordinates 2x SF4 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P42028, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating), NADH dehydrogenase |
#17: タンパク質 | 分子量: 9634.868 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#18: タンパク質 | 分子量: 8316.853 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P23934 |
#30: タンパク質 | 分子量: 12694.671 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02379 |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] flavoprotein ... , 3種, 3分子 EFs
#5: タンパク質 | 分子量: 23840.361 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: This chain coordinates FES / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P04394, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating), NADH dehydrogenase |
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#6: タンパク質 | 分子量: 48562.137 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: This chain coordinates 1SF4 and binds FMN / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P25708, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating), NADH dehydrogenase |
#44: タンパク質・ペプチド | 分子量: 2996.685 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
-タンパク質 , 2種, 3分子 GTU
#7: タンパク質 | 分子量: 64614.125 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: This chain coordinates 2 SF4 and 1FES / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P15690, NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating), NADH dehydrogenase |
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#20: タンパク質 | 分子量: 10119.541 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P52505 |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 alpha subcomplex subunit ... , 12種, 12分子 OPSVWXYZabqr
#15: タンパク質 | 分子量: 34014.227 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P34942 |
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#16: タンパク質 | 分子量: 24102.582 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: binds NAP / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#19: タンパク質 | 分子量: 11097.824 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02370 |
#21: タンパク質 | 分子量: 13203.414 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P23935 |
#22: タンパク質 | 分子量: 14952.349 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02366 |
#23: タンパク質 | 分子量: 17617.576 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P42029 |
#24: タンパク質 | 分子量: 14640.825 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: The density for this subunit is poor and the model has been taken from class1 for comparison. 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q8HXG6 |
#25: タンパク質 | 分子量: 14135.900 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q95KV7 |
#26: タンパク質 | 分子量: 8117.445 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02377 |
#27: タンパク質 | 分子量: 7860.488 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02371 |
#42: タンパク質 | 分子量: 16309.545 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: O97725 |
#43: タンパク質 | 分子量: 7422.140 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 subunit ... , 2種, 2分子 cd
#28: タンパク質・ペプチド | 分子量: 5836.698 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02376 |
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#29: タンパク質 | 分子量: 11988.300 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02827 |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 beta subcomplex subunit ... , 11種, 11分子 fghijklmnop
#31: タンパク質 | 分子量: 6978.148 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02378 |
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#32: タンパク質 | 分子量: 14469.059 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q8HXG5 |
#33: タンパク質 | 分子量: 12614.555 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02380 |
#34: タンパク質 | 分子量: 10234.333 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02367 |
#35: タンパク質 | 分子量: 4443.468 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#36: タンパク質 | 分子量: 6315.777 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#37: タンパク質 | 分子量: 10060.393 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#38: タンパク質 | 分子量: 13415.493 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P48305 |
#39: タンパク質 | 分子量: 19246.094 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02369 |
#40: タンパク質 | 分子量: 7583.900 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02368 |
#41: タンパク質 | 分子量: 16906.949 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02373 |
-非ポリマー , 5種, 11分子
#45: 化合物 | ChemComp-SF4 / #46: 化合物 | #47: 化合物 | ChemComp-FMN / | #48: 化合物 | ChemComp-NAP / | #49: 化合物 | ChemComp-ZN / | |
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-実験情報
-実験
実験 | 手法: 電子顕微鏡法 |
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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 |
-試料調製
構成要素 | 名称: Bovine Complex I / タイプ: COMPLEX 詳細: Complex I is the first enzyme in the electron transport chain located in the inner membrane of mitochondria and in higher eukaryotes, it is a multi-subunit membrane protein complex, consisting of >40 subunits. Entity ID: #1-#44 / 由来: NATURAL |
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分子量 | 値: 1 MDa / 実験値: NO |
由来(天然) | 生物種: Bos taurus (ウシ) / 細胞内の位置: Mitochondria / 器官: Heart / Organelle: Mitochondria |
緩衝液 | 名称: 20 mM TRIS-HCL, 150 mM NaCl, 0.03% CYMAL-7 / pH: 8 |
緩衝液成分 | 濃度: 150 mM / 名称: sodium chloride / 式: NaCl |
試料 | 濃度: 3.5 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES 詳細: Enzyme was purified from bovine heart mitochondria. The detergent used for the final step is cymal-7. |
試料支持 | 詳細: holey carbon grids were placed on a filter paper in a glass petridish and pumped for around 5 minutes to remove any residual moisture. the glow of the plasma was observed and glow discharged when it was purple グリッドの材料: GOLD / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil |
急速凍結 | 装置: HOMEMADE PLUNGER / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 277.15 K 詳細: The specimen was vitrified in an environmental plunge-freeze apparatus, blot for 12-15 seconds after the diameter of the blotted meniscus ceases to spread and plunged. |
-電子顕微鏡撮影
実験機器 | モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company |
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顕微鏡 | モデル: FEI TITAN 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): 59000 X / 倍率(補正後): 105263 X / 最大 デフォーカス(公称値): 5500 nm / 最小 デフォーカス(公称値): 1800 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 70 µm / 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 最高温度: 85 K / 最低温度: 85 K |
撮影 | 平均露光時間: 2 sec. / 電子線照射量: 35 e/Å2 / 検出モード: INTEGRATING フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON II (4k x 4k) 詳細: Images were collected in movie mode at 17 frames per second. Thus each frame has ~1.0 e/A2s |
画像スキャン | サンプリングサイズ: 14 µm / 横: 4096 / 縦: 4096 / 動画フレーム数/画像: 34 / 利用したフレーム数/画像: 1-34 |
-解析
ソフトウェア | 名称: PHENIX / バージョン: 1.10_2155: / 分類: 精密化 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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EMソフトウェア |
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画像処理 | 詳細: Each image was exposed for 2 seconds resulting in a total dose of ~35 e/A2s. The frames were captures with a in-house protocol at 17 frames/second. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTF補正 | 詳細: Ctf was corrected per particle. Ctf was estimated on the whole micrograph タイプ: NONE | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
粒子像の選択 | 選択した粒子像数: 139456 / 詳細: All particles were picked manually | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
対称性 | 点対称性: C1 (非対称) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3次元再構成 | 解像度: 5.6 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 19306 / ピクセルサイズ(公称値): 1.33 Å / ピクセルサイズ(実測値): 1.33 Å / クラス平均像の数: 1 / 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 詳細: The model from Class1 (D_1200000497) was used for rigid body fitting. The B-factor for individual atoms is carried over from class 1 and doesn't mean anything. |