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- PDB-7mtw: Structure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 4.0 -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7mtw
タイトルStructure of the adeno-associated virus 9 capsid at pH 4.0
要素Capsid protein VP1
キーワードVIRUS LIKE PARTICLE / adeno-associated virus / pH / phospholipase-A2 / capsid / gene therapy / AAV9 / dependoparvovirus / intracellular trafficking / endosome
機能・相同性Phospholipase A2-like domain / Phospholipase A2-like domain / Parvovirus coat protein VP2 / Parvovirus coat protein VP1/VP2 / Parvovirus coat protein VP2 / Capsid/spike protein, ssDNA virus / T=1 icosahedral viral capsid / structural molecule activity / Capsid protein VP1
機能・相同性情報
生物種Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
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: 2.99 Å
データ登録者Penzes, J.J. / Chipman, P. / Bhattacharya, N. / Zeher, A. / Huang, R. / McKenna, R. / Agbandje-McKenna, M.
資金援助 米国, 5件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM109524 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM082946 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)S10 OD018142 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)S10 RR025080 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)U24 GM116788 米国
引用ジャーナル: J Virol / 年: 2021
タイトル: Adeno-associated Virus 9 Structural Rearrangements Induced by Endosomal Trafficking pH and Glycan Attachment.
著者: Judit J Penzes / Paul Chipman / Nilakshee Bhattacharya / Allison Zeher / Rick Huang / Robert McKenna / Mavis Agbandje-McKenna /
要旨: Adeno-associated viruses (AAVs) are small nonenveloped single-stranded DNA (ssDNA) viruses that are currently being developed as gene therapy biologics. After cell entry, AAVs traffic to the nucleus ...Adeno-associated viruses (AAVs) are small nonenveloped single-stranded DNA (ssDNA) viruses that are currently being developed as gene therapy biologics. After cell entry, AAVs traffic to the nucleus using the endo-lysosomal pathway. The subsequent decrease in pH triggers conformational changes to the capsid that enable the externalization of the capsid protein (VP) N termini, including the unique domain of the minor capsid protein VP1 (VP1u), which permits the phospholipase activity required for the capsid lysosomal egress. Here, we report the AAV9 capsid structure, determined at the endosomal pHs (7.4, 6.0, 5.5, and 4.0), and terminal galactose-bound AAV9 capsids at pHs 7.4 and 5.5 using cryo-electron microscopy and three-dimensional image reconstruction. Taken together, these studies provide insight into AAV9 capsid conformational changes at the 5-fold pore during endosomal trafficking, in both the presence and absence of its cellular glycan receptor. We visualized, for the first time, that acidification induces the externalization of the VP3 and possibly VP2 N termini, presumably in prelude to the externalization of VP1u at pH 4.0, which is essential for lysosomal membrane disruption. In addition, the structural study of AAV9-galactose interactions demonstrates that AAV9 remains attached to its glycan receptor at the late endosome pH 5.5. This interaction significantly alters the conformational stability of the variable region I of the VPs, as well as the dynamics associated with VP N terminus externalization. There are 13 distinct Adeno-associated virus (AAV) serotypes that are structurally homologous and whose capsid proteins (VP1 to -3) are similar in amino acid sequence. However, AAV9 is one of the most commonly studied and is used as a gene therapy vector. This is partly because AAV9 is capable of crossing the blood-brain barrier and readily transduces a wide array of tissues, including the central nervous system. In this study, we provide AAV9 capsid structural insight during intracellular trafficking. Although the AAV capsid has been shown to externalize the N termini of its VPs, to enzymatically disrupt the lysosome membrane at low pH, there was no structural evidence to confirm this. By utilizing AAV9 as our model, we provide the first structural evidence that the externalization process occurs at the protein interface at the icosahedral 5-fold symmetry axis and can be triggered by lowering the pH.
履歴
登録2021年5月13日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02021年7月21日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12021年7月28日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
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改定 1.22021年9月22日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author / database_2
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID / _database_2.pdbx_DOI / _database_2.pdbx_database_accession
改定 1.32024年5月29日Group: Data collection / Refinement description
カテゴリ: chem_comp_atom / chem_comp_bond ...chem_comp_atom / chem_comp_bond / em_3d_fitting_list / pdbx_initial_refinement_model
Item: _em_3d_fitting_list.accession_code / _em_3d_fitting_list.initial_refinement_model_id ..._em_3d_fitting_list.accession_code / _em_3d_fitting_list.initial_refinement_model_id / _em_3d_fitting_list.source_name / _em_3d_fitting_list.type

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構造の表示

ムービー
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  • 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-23999
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  • マップデータ: EMDB-23999
  • 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 VP1
B: Capsid protein VP1
C: Capsid protein VP1
D: Capsid protein VP1
E: Capsid protein VP1
F: Capsid protein VP1
G: Capsid protein VP1
H: Capsid protein VP1
I: Capsid protein VP1
J: Capsid protein VP1
K: Capsid protein VP1
L: Capsid protein VP1
M: Capsid protein VP1
N: Capsid protein VP1
O: Capsid protein VP1
P: Capsid protein VP1
Q: Capsid protein VP1
R: Capsid protein VP1
S: Capsid protein VP1
T: Capsid protein VP1
U: Capsid protein VP1
V: Capsid protein VP1
W: Capsid protein VP1
X: Capsid protein VP1
Y: Capsid protein VP1
Z: Capsid protein VP1
1: Capsid protein VP1
2: Capsid protein VP1
3: Capsid protein VP1
4: Capsid protein VP1
5: Capsid protein VP1
a: Capsid protein VP1
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w: Capsid protein VP1
x: Capsid protein VP1
y: Capsid protein VP1
z: Capsid protein VP1
7: Capsid protein VP1
8: Capsid protein VP1


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)3,449,99059
ポリマ－3,449,99059
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
  • 根拠: microscopy
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551

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要素

#1: タンパク質 ...
Capsid protein VP1


分子量: 58474.414 Da / 分子数: 59 / 断片: UNP residues 219-736 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
遺伝子: cap / プラスミド: pFastBac1-HM / 細胞株 (発現宿主): Sf9
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: Q6JC40

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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: Adeno-associated virus 9 / タイプ: VIRUS / Entity ID: all / 由来: RECOMBINANT
分子量実験値: NO
由来(天然)生物種: Adeno-associated virus 9 (アデノ随伴ウイルス)
由来(組換発現)生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
細胞: Sf9 / プラスミド: pFastBac1-HM
ウイルスについての詳細中空か: YES / エンベロープを持つか: NO / 単離: SEROTYPE / タイプ: VIRUS-LIKE PARTICLE
天然宿主生物種: Homo sapiens
ウイルス殻名称: AAV9 virus like particle / 直径: 240 nm / 三角数 (T数): 1
緩衝液pH: 4
詳細: 1x Universal buffer of 20 mM HEPES, 20 mM MES, 20 mM sodium acetate, 0.15 M NaCl, 3.7 mM CaCl2
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 / グリッドのタイプ: Quantifoil
急速凍結凍結剤: ETHANE

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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
電子銃電子線源: OTHER / 加速電圧: 300 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: OTHER / Cs: 2.7 mm
撮影電子線照射量: 60 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)

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解析

ソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.10-2155_2155: / 分類: 精密化
EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ詳細
2Auto3DEM4.05.2画像取得
4Auto3DEM5.04.2CTF補正Autopp3X subroutine
7UCSF Chimera1.13.1モデルフィッティング
9Coot0.8.9.3モデル精密化
13Auto3DEM5.02.4３次元再構成
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING ONLY
粒子像の選択選択した粒子像数: 91392
3次元再構成解像度: 2.99 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 82290 / 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
原子モデル構築PDB-ID: 3UX1

3ux1


PDB chain-ID: A / Accession code: 3UX1 / Source name: PDB / タイプ: experimental model
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.009251104
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.772342200
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d7.569200010
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.05334987
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.00645666

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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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