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- PDB-5tc1: In situ structures of the genome and genome-delivery apparatus in... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 5tc1
タイトルIn situ structures of the genome and genome-delivery apparatus in ssRNA bacteriophage MS2
要素
  • Capsid protein
  • Maturation protein
  • phage MS2 genome
キーワードviral protein/rna / asymmetric cryoEM reconstruction / ssRNA genome structure / genome-delivery apparatus / genome-capsid interactions / viral protein-rna complex
機能・相同性
機能・相同性情報


viral genome circularization / virion attachment to host cell pilus / negative regulation of viral translation / T=3 icosahedral viral capsid / virion component / regulation of translation / structural molecule activity / RNA binding / identical protein binding
類似検索 - 分子機能
Assembly protein / Phage maturation protein / MS2 Viral Coat Protein / MS2 Viral Coat Protein / Levivirus coat protein / Levivirus coat protein / Bacteriophage RNA-type, capsid / 2-Layer Sandwich / Alpha Beta
類似検索 - ドメイン・相同性
: / RNA / RNA (> 10) / RNA (> 100) / RNA (> 1000) / Maturation protein A / Capsid protein
類似検索 - 構成要素
生物種Enterobacteria phage MS2 (ファージ)
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: 3.6 Å
データ登録者Dai, X.H. / Li, Z.H. / Lai, M. / Shu, S. / Du, Y.S. / Zhou, Z.H. / Sun, R.
引用ジャーナル: Nature / 年: 2017
タイトル: In situ structures of the genome and genome-delivery apparatus in a single-stranded RNA virus.
著者: Xinghong Dai / Zhihai Li / Mason Lai / Sara Shu / Yushen Du / Z Hong Zhou / Ren Sun /
要旨: Packaging of the genome into a protein capsid and its subsequent delivery into a host cell are two fundamental processes in the life cycle of a virus. Unlike double-stranded DNA viruses, which pump ...Packaging of the genome into a protein capsid and its subsequent delivery into a host cell are two fundamental processes in the life cycle of a virus. Unlike double-stranded DNA viruses, which pump their genome into a preformed capsid, single-stranded RNA (ssRNA) viruses, such as bacteriophage MS2, co-assemble their capsid with the genome; however, the structural basis of this co-assembly is poorly understood. MS2 infects Escherichia coli via the host 'sex pilus' (F-pilus); it was the first fully sequenced organism and is a model system for studies of translational gene regulation, RNA-protein interactions, and RNA virus assembly. Its positive-sense ssRNA genome of 3,569 bases is enclosed in a capsid with one maturation protein monomer and 89 coat protein dimers arranged in a T = 3 icosahedral lattice. The maturation protein is responsible for attaching the virus to an F-pilus and delivering the viral genome into the host during infection, but how the genome is organized and delivered is not known. Here we describe the MS2 structure at 3.6 Å resolution, determined by electron-counting cryo-electron microscopy (cryoEM) and asymmetric reconstruction. We traced approximately 80% of the backbone of the viral genome, built atomic models for 16 RNA stem-loops, and identified three conserved motifs of RNA-coat protein interactions among 15 of these stem-loops with diverse sequences. The stem-loop at the 3' end of the genome interacts extensively with the maturation protein, which, with just a six-helix bundle and a six-stranded β-sheet, forms a genome-delivery apparatus and joins 89 coat protein dimers to form a capsid. This atomic description of genome-capsid interactions in a spherical ssRNA virus provides insight into genome delivery via the host sex pilus and mechanisms underlying ssRNA-capsid co-assembly, and inspires speculation about the links between nucleoprotein complexes and the origins of viruses.
履歴
登録2016年9月13日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02016年12月7日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12017年1月11日Group: Database references
改定 1.22017年1月18日Group: Database references
改定 1.32017年1月25日Group: Source and taxonomy
改定 1.42017年11月8日Group: Data processing / Derived calculations / カテゴリ: em_software / pdbx_struct_assembly
Item: _em_software.name / _pdbx_struct_assembly.details / _pdbx_struct_assembly.method_details
改定 1.52018年7月18日Group: Data collection / カテゴリ: em_imaging_optics / em_software
Item: _em_imaging_optics.energyfilter_name / _em_software.name
改定 1.62024年11月20日Group: Data collection / Database references / Structure summary
カテゴリ: chem_comp_atom / chem_comp_bond ...chem_comp_atom / chem_comp_bond / database_2 / em_admin / pdbx_database_related / pdbx_entry_details / pdbx_modification_feature
Item: _database_2.pdbx_DOI / _database_2.pdbx_database_accession / _em_admin.last_update

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構造の表示

ムービー
  • 登録構造単位
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
  • 単純化した表面モデル + あてはめた原子モデル
  • マップデータ: EMDB-8397
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
  • EMマップとの重ね合わせ
  • マップデータ: EMDB-8397
  • UCSF Chimeraによる作画
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  • UCSF Chimeraによる作画
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ムービービューア
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
A: Capsid protein
B: Capsid protein
C: Capsid protein
D: Capsid protein
E: Capsid protein
F: Capsid protein
G: Capsid protein
H: Capsid protein
M: Maturation protein
R: phage MS2 genome


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)1,302,18910
ポリマ－1,302,18910
非ポリマー00
水00
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area29040 Å2
ΔGint-181 kcal/mol
Surface area117910 Å2
詳細The MS2 virion contains an ssRNA chain of the genome enclosed by a capsid built from 178 copies of coat protein and a monomer of the maturation protein. Our structure shows that the maturation protein breaks the icosahedral symmetry of the capsid and imparts structural changes to some of its neighboring coat proteins (chains D, E, F, G, H in this model). All other 173 copies of the coat protein conform to the icosahedral symmetry and have same structure with the crystallographic structure of MS2 capsid with PDB ID 2MS2. Only three of these 173 chains are included in the model (chains A, B, C) for reference.

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要素

#1: タンパク質
Capsid protein / Coat protein


分子量: 13869.659 Da / 分子数: 8 / 由来タイプ: 天然
詳細: The capsid of MS2 contains 178 copies of the coat protein arranged as 89 dimers in a T=3 icosahedral lattice. Structure of the capsid has been solved by crystallography with icosahedral ...詳細: The capsid of MS2 contains 178 copies of the coat protein arranged as 89 dimers in a T=3 icosahedral lattice. Structure of the capsid has been solved by crystallography with icosahedral symmetry applied (PDB ID 2MS2, also included as chains A, B, C in this model). Chains D, E, F, G, H are coat proteins that have slightly different structures in the asymmetric cryoEM reconstruction compared to the crystallographic structure. Structures of the other 170 copies of the coat protein are the same with 2MS2, and thus are not included due to the limited number of chain IDs.
由来: (天然) Enterobacteria phage MS2 (ファージ) / 参照: UniProt: P03612
#2: タンパク質 Maturation protein / MP / Assembly protein / A protein


分子量: 44030.934 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然
詳細: The capsid of MS2 contains a single copy of the maturation protein. Our structure shows that it replaces a coat protein dimer at one of the 2-fold icosahedral symmetry axes. Function of the ...詳細: The capsid of MS2 contains a single copy of the maturation protein. Our structure shows that it replaces a coat protein dimer at one of the 2-fold icosahedral symmetry axes. Function of the maturation protein is to attach the MS2 virion to the host (E. coli) F-pili and deliver the ssRNA viral genome into the host during infection. of the icosahedral capsid. 178 copies of the coat protein arranged as 89 dimers in a T=3 icosahedral lattice. Structure of the capsid has been solved by crystallography with icosahedral symmetry applied (PDB ID 2MS2, also included as chains A, B, C in this model). Chains D, E, F, G, H are coat proteins that have slightly different structures in the asymmetric cryoEM reconstruction compared to the crystallographic structure. Structures of the other 170 copies of the coat protein are the same with 2MS2, and thus are not included due to the limited number of chain IDs.
由来: (天然) Enterobacteria phage MS2 (ファージ) / 参照: UniProt: P03610
#3: RNA鎖 phage MS2 genome


分子量: 1147200.750 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Enterobacteria phage MS2 (ファージ) / 参照: GenBank: 15081
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
ID名称タイプ詳細Entity IDParent-ID由来
1Enterobacteria phage MS2VIRUSThe viral stock was obtained from ATCC (ATCC number 15597-B1) and cultured in Escherichia coli strain C-3000 (ATCC 15597).all0NATURAL
2capsid shell of Enterobacteria Phage MS2COMPLEXThe capsid of MS2 is composed of 178 copies of the coat protein and one single copy of the maturation protein.#1-#21NATURAL
3coat protein of Enterobacteria Phage MS2COMPLEXThe 178 copies of the coat protein are organized as 89 dimers in a T=3 icosahedral lattice.#12NATURAL
4maturation protein of Enterobacteria Phage MS2COMPLEXThe single copy of maturation protein in the capsid shell of MS2 is located at one of the 2-fold symmetry axes and it replaces a coat protein dimer at this position.#22NATURAL
5the ssRNA genome of Enterobacteria Phage MS2COMPLEXThe genome of MS2 is a single-stranded RNA with 3569 bases. Our asymmetric cryoEM reconstruction of the MS2 virion shows that its ssRNA genome is well organized and has multiple contacts with the capsid shell via tens of RNA stem-loop structures.#31NATURAL
分子量
IDEntity assembly-ID値 (°)実験値
113.6 MDaNO
222.5 MDaNO
330.014 MDaNO
440.044 MDaNO
551.1 MDaNO
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
21Enterobacteria phage MS2 (ファージ)329852
32Enterobacteria phage MS2 (ファージ)329852
43Enterobacteria phage MS2 (ファージ)329852
54Enterobacteria phage MS2 (ファージ)329852
65Enterobacteria phage MS2 (ファージ)329852
ウイルスについての詳細
IDEntity assembly-ID中空かエンベロープを持つか単離タイプ
11NONOSPECIESVIRION
22
33
44
55
天然宿主
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID株
11Escherichia coli562C-3000
12
13
14
15
ウイルス殻
IDEntity assembly-ID名称直径 (nm)三角数 (T数)
11capsid2703
12
13
14
15
緩衝液pH: 7.4 / 詳細: pH7.4 PBS
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
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 R1.2/1.3
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK II / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 295 K

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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: FEI TITAN KRIOS / 詳細: EFTEM mode with Gatan GIF energy filter.
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）: 130000 X / 倍率（補正後）: 47170 X / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 50 µm / アライメント法: BASIC
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
最低温度: 79 K
撮影平均露光時間: 5.8 sec. / 電子線照射量: 50 e/Å2 / 検出モード: SUPER-RESOLUTION
フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 2 / 実像数: 6080
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF / エネルギーフィルター 上限: 20 eV / エネルギーフィルター 下限: 20 eV
画像スキャンサンプリングサイズ: 5 µm / 横: 7676 / 縦: 7420 / 動画フレーム数/画像: 29 / 利用したフレーム数/画像: 1-14

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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詳細
2Leginon画像取得
4CTFFIND3CTF補正
7UCSF Chimera1.1モデルフィッティング
9FREALIGN9.11初期オイラー角割当
10FREALIGN9.11最終オイラー角割当
11RELION1.4分類
12FREALIGN9.11３次元再構成
13PHENIXdev_1827モデル精密化real space refinement
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: 360000
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 3.6 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 339718 / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 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: AB INITIO MODEL / 空間: REAL

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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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