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Open data
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Basic information
Entry | Database: PDB / ID: 6z86 | ||||||
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Title | human GTP cyclohydrolase I in complex with 7-deaza-GTP | ||||||
![]() | GTP cyclohydrolase 1 | ||||||
![]() | HYDROLASE / GTP cyclohydrolase I / EC:3.5.4.16 / Tetrahydrobiopterin (BH4) synthesis / Cytosol / Zinc Ion Binding / Hydrolase Activity / Metal Ion Binding / Nucleotide Binding / allosteric inhibitor | ||||||
Function / homology | ![]() pteridine-containing compound biosynthetic process / dihydrobiopterin metabolic process / regulation of lung blood pressure / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I activity / neuromuscular process controlling posture / GTP-dependent protein binding / regulation of removal of superoxide radicals / tetrahydrobiopterin biosynthetic process / neuron projection terminus ...pteridine-containing compound biosynthetic process / dihydrobiopterin metabolic process / regulation of lung blood pressure / GTP cyclohydrolase I / GTP cyclohydrolase I activity / neuromuscular process controlling posture / GTP-dependent protein binding / regulation of removal of superoxide radicals / tetrahydrobiopterin biosynthetic process / neuron projection terminus / mitogen-activated protein kinase binding / dopamine biosynthetic process / negative regulation of cardiac muscle cell apoptotic process / positive regulation of heart rate / response to pain / response to type II interferon / negative regulation of cellular senescence / response to tumor necrosis factor / Tetrahydrobiopterin (BH4) synthesis, recycling, salvage and regulation / tetrahydrofolate biosynthetic process / positive regulation of telomere maintenance via telomerase / nitric oxide biosynthetic process / negative regulation of blood pressure / positive regulation of nitric-oxide synthase activity / regulation of blood pressure / vasodilation / positive regulation of neuron apoptotic process / cytoplasmic vesicle / protein-containing complex assembly / nuclear membrane / response to lipopolysaccharide / GTPase activity / calcium ion binding / protein-containing complex binding / GTP binding / protein homodimerization activity / protein-containing complex / mitochondrion / zinc ion binding / nucleoplasm / identical protein binding / nucleus / cytosol / cytoplasm Similarity search - Function | ||||||
Biological species | ![]() | ||||||
Method | ![]() ![]() ![]() | ||||||
![]() | Ebenhoch, R. / Nar, H. | ||||||
![]() | ![]() Title: A hybrid approach reveals the allosteric regulation of GTP cyclohydrolase I. Authors: Rebecca Ebenhoch / Simone Prinz / Susann Kaltwasser / Deryck J Mills / Robert Meinecke / Martin Rübbelke / Dirk Reinert / Margit Bauer / Lisa Weixler / Markus Zeeb / Janet Vonck / Herbert Nar / ![]() Abstract: Guanosine triphosphate (GTP) cyclohydrolase I (GCH1) catalyzes the conversion of GTP to dihydroneopterin triphosphate (H2NTP), the initiating step in the biosynthesis of tetrahydrobiopterin (BH4). ...Guanosine triphosphate (GTP) cyclohydrolase I (GCH1) catalyzes the conversion of GTP to dihydroneopterin triphosphate (H2NTP), the initiating step in the biosynthesis of tetrahydrobiopterin (BH4). Besides other roles, BH4 functions as cofactor in neurotransmitter biosynthesis. The BH4 biosynthetic pathway and GCH1 have been identified as promising targets to treat pain disorders in patients. The function of mammalian GCH1s is regulated by a metabolic sensing mechanism involving a regulator protein, GCH1 feedback regulatory protein (GFRP). GFRP binds to GCH1 to form inhibited or activated complexes dependent on availability of cofactor ligands, BH4 and phenylalanine, respectively. We determined high-resolution structures of human GCH1-GFRP complexes by cryoelectron microscopy (cryo-EM). Cryo-EM revealed structural flexibility of specific and relevant surface lining loops, which previously was not detected by X-ray crystallography due to crystal packing effects. Further, we studied allosteric regulation of isolated GCH1 by X-ray crystallography. Using the combined structural information, we are able to obtain a comprehensive picture of the mechanism of allosteric regulation. Local rearrangements in the allosteric pocket upon BH4 binding result in drastic changes in the quaternary structure of the enzyme, leading to a more compact, tense form of the inhibited protein, and translocate to the active site, leading to an open, more flexible structure of its surroundings. Inhibition of the enzymatic activity is not a result of hindrance of substrate binding, but rather a consequence of accelerated substrate binding kinetics as shown by saturation transfer difference NMR (STD-NMR) and site-directed mutagenesis. We propose a dissociation rate controlled mechanism of allosteric, noncompetitive inhibition. | ||||||
History |
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Structure visualization
Structure viewer | Molecule: ![]() ![]() |
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Downloads & links
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Download
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PDB format | ![]() | 1.2 MB | Display | ![]() |
PDBx/mmJSON format | ![]() | Tree view | ![]() | |
Others | ![]() |
-Validation report
Arichive directory | ![]() ![]() | HTTPS FTP |
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-Related structure data
Related structure data | ![]() 6z80C ![]() 6z85C ![]() 6z87C ![]() 6z88C ![]() 6z89C ![]() 7accC ![]() 7al9C ![]() 7alaC ![]() 7albC ![]() 7alcC ![]() 1fb1S S: Starting model for refinement C: citing same article ( |
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Similar structure data |
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Links
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Assembly
Deposited unit | ![]()
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1 | ![]()
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2 | ![]()
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Unit cell |
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Components
#1: Protein | Mass: 25324.920 Da / Num. of mol.: 20 Source method: isolated from a genetically manipulated source Source: (gene. exp.) ![]() ![]() ![]() #2: Chemical | ChemComp-ZN / #3: Chemical | ChemComp-QBQ / #4: Water | ChemComp-HOH / | Has ligand of interest | Y | |
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-Experimental details
-Experiment
Experiment | Method: ![]() |
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Sample preparation
Crystal | Density Matthews: 2.93 Å3/Da / Density % sol: 58.04 % |
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Crystal grow | Temperature: 293.15 K / Method: vapor diffusion, sitting drop / pH: 6.5 Details: 0.1 M Morpheus Buffer 1, 30 % EDO_P8K and Morpheus ethylene glycols (Morpheus HT-96; E10; Molecular Dimensions) |
-Data collection
Diffraction | Mean temperature: 100 K / Serial crystal experiment: N |
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Diffraction source | Source: ![]() ![]() ![]() |
Detector | Type: DECTRIS PILATUS 6M-F / Detector: PIXEL / Date: Jun 9, 2018 |
Radiation | Protocol: SINGLE WAVELENGTH / Monochromatic (M) / Laue (L): M / Scattering type: x-ray |
Radiation wavelength | Wavelength: 0.99988 Å / Relative weight: 1 |
Reflection | Resolution: 2.206→87.739 Å / Num. obs: 142765 / % possible obs: 89.7 % / Redundancy: 1.8 % / Rmerge(I) obs: 0.045 / Rsym value: 0.045 / Net I/σ(I): 6.2 |
Reflection shell | Resolution: 2.206→2.457 Å / Redundancy: 1.8 % / Rmerge(I) obs: 0.337 / Mean I/σ(I) obs: 1.5 / Num. unique obs: 7139 / Rsym value: 0.337 / % possible all: 62.4 |
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Processing
Software |
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Refinement | Method to determine structure: ![]() Starting model: 1FB1 Resolution: 2.206→162.99 Å / Cor.coef. Fo:Fc: 0.939 / Cor.coef. Fo:Fc free: 0.926 / SU R Cruickshank DPI: 0.651 / Cross valid method: THROUGHOUT / SU R Blow DPI: 0.559 / SU Rfree Blow DPI: 0.248 / SU Rfree Cruickshank DPI: 0.257
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Displacement parameters | Biso mean: 48.76 Å2
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Refinement step | Cycle: LAST / Resolution: 2.206→162.99 Å
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Refine LS restraints |
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Refinement TLS params. | Refine-ID: X-RAY DIFFRACTION
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Refinement TLS group |
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