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- PDB-7mvz: Single particle cryo-EM structure of the Chaetomium thermophilum ... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7mvz
タイトルSingle particle cryo-EM structure of the Chaetomium thermophilum Nup188-Nic96-Nup145N complex (Nup188 residues 1-1858; Nic96 residues 240-301; Nup145N residues 640-732)
要素
  • Nucleoporin NIC96
  • Nucleoporin NUP145N
  • Nucleoporin NUP188
キーワードTRANSPORT PROTEIN / nuclear pore complex / nucleocytoplasmic transport / alpha-helical solenoid / nuclear pore
機能・相同性
機能・相同性情報


nuclear pore inner ring / telomere tethering at nuclear periphery / nuclear pore cytoplasmic filaments / post-transcriptional tethering of RNA polymerase II gene DNA at nuclear periphery / structural constituent of nuclear pore / RNA export from nucleus / poly(A)+ mRNA export from nucleus / nuclear localization sequence binding / 加水分解酵素; プロテアーゼ; ペプチド結合加水分解酵素; セリンエンドペプチターゼ / mRNA transport ...nuclear pore inner ring / telomere tethering at nuclear periphery / nuclear pore cytoplasmic filaments / post-transcriptional tethering of RNA polymerase II gene DNA at nuclear periphery / structural constituent of nuclear pore / RNA export from nucleus / poly(A)+ mRNA export from nucleus / nuclear localization sequence binding / 加水分解酵素; プロテアーゼ; ペプチド結合加水分解酵素; セリンエンドペプチターゼ / mRNA transport / nuclear pore / protein import into nucleus / nuclear membrane / hydrolase activity / RNA binding
類似検索 - 分子機能
Nup188 SH3-like domain / Nuclear pore protein Nup188, C-terminal / Nuclear pore protein NUP188 C-terminal domain / Nucleoporin Nup188, N-terminal / Nucleoporin Nup188, N-terminal / : / Nucleoporin Nup188, N-terminal subdomain III / Nucleoporin Nup188 / Nucleoporin interacting component Nup93/Nic96 / Nup93/Nic96 ...Nup188 SH3-like domain / Nuclear pore protein Nup188, C-terminal / Nuclear pore protein NUP188 C-terminal domain / Nucleoporin Nup188, N-terminal / Nucleoporin Nup188, N-terminal / : / Nucleoporin Nup188, N-terminal subdomain III / Nucleoporin Nup188 / Nucleoporin interacting component Nup93/Nic96 / Nup93/Nic96 / Nucleoporin FG repeat / Nucleoporin FG repeat region / Nuclear pore complex protein NUP96, C-terminal domain / Nuclear protein 96 / Nuclear pore complex protein Nup98-Nup96-like, autopeptidase S59 domain / Nuclear pore complex protein Nup98-Nup96-like, autopeptidase S59 domain superfamily / Nucleoporin autopeptidase / NUP C-terminal domain profile. / Nucleoporin peptidase S59-like
類似検索 - ドメイン・相同性
Nucleoporin NIC96 / Nucleoporin NUP145 / Nucleoporin NUP188
類似検索 - 構成要素
生物種Chaetomium thermophilum (菌類)
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: 2.81 Å
データ登録者Petrovic, S. / Samanta, D. / Perriches, T. / Bley, C.J. / Thierbach, K. / Brown, B. / Nie, S. / Mobbs, G.W. / Stevens, T.A. / Liu, X. ...Petrovic, S. / Samanta, D. / Perriches, T. / Bley, C.J. / Thierbach, K. / Brown, B. / Nie, S. / Mobbs, G.W. / Stevens, T.A. / Liu, X. / Tomaleri, G.P. / Schaus, L. / Hoelz, A.
資金援助 米国, 4件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM117360 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM111461 米国
Howard Hughes Medical Institute (HHMI)55108534 米国
Heritage Medical Research Institute 米国
引用ジャーナル: Science / 年: 2022
タイトル: Architecture of the linker-scaffold in the nuclear pore.
著者: Stefan Petrovic / Dipanjan Samanta / Thibaud Perriches / Christopher J Bley / Karsten Thierbach / Bonnie Brown / Si Nie / George W Mobbs / Taylor A Stevens / Xiaoyu Liu / Giovani Pinton ...著者: Stefan Petrovic / Dipanjan Samanta / Thibaud Perriches / Christopher J Bley / Karsten Thierbach / Bonnie Brown / Si Nie / George W Mobbs / Taylor A Stevens / Xiaoyu Liu / Giovani Pinton Tomaleri / Lucas Schaus / André Hoelz /
要旨: INTRODUCTION In eukaryotic cells, the selective bidirectional transport of macromolecules between the nucleus and cytoplasm occurs through the nuclear pore complex (NPC). Embedded in nuclear envelope ...INTRODUCTION In eukaryotic cells, the selective bidirectional transport of macromolecules between the nucleus and cytoplasm occurs through the nuclear pore complex (NPC). Embedded in nuclear envelope pores, the ~110-MDa human NPC is an ~1200-Å-wide and ~750-Å-tall assembly of ~1000 proteins, collectively termed nucleoporins. Because of the NPC's eightfold rotational symmetry along the nucleocytoplasmic axis, each of the ~34 different nucleoporins occurs in multiples of eight. Architecturally, the NPC's symmetric core is composed of an inner ring encircling the central transport channel and two outer rings anchored on both sides of the nuclear envelope. Because of its central role in the flow of genetic information from DNA to RNA to protein, the NPC is commonly targeted in viral infections and its nucleoporin constituents are associated with a plethora of diseases. RATIONALE Although the arrangement of most scaffold nucleoporins in the NPC's symmetric core was determined by quantitative docking of crystal structures into cryo-electron tomographic (cryo-ET) maps of intact NPCs, the topology and molecular details of their cohesion by multivalent linker nucleoporins have remained elusive. Recently, in situ cryo-ET reconstructions of NPCs from various species have indicated that the NPC's inner ring is capable of reversible constriction and dilation in response to variations in nuclear envelope membrane tension, thereby modulating the diameter of the central transport channel by ~200 Å. We combined biochemical reconstitution, high-resolution crystal and single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure determination, docking into cryo-ET maps, and physiological validation to elucidate the molecular architecture of the linker-scaffold interaction network that not only is essential for the NPC's integrity but also confers the plasticity and robustness necessary to allow and withstand such large-scale conformational changes. RESULTS By biochemically mapping scaffold-binding regions of all fungal and human linker nucleoporins and determining crystal and single-particle cryo-EM structures of linker-scaffold complexes, we completed the characterization of the biochemically tractable linker-scaffold network and established its evolutionary conservation, despite considerable sequence divergence. We determined a series of crystal and single-particle cryo-EM structures of the intact Nup188 and Nup192 scaffold hubs bound to their Nic96, Nup145N, and Nup53 linker nucleoporin binding regions, revealing that both proteins form distinct question mark-shaped keystones of two evolutionarily conserved hetero‑octameric inner ring complexes. Linkers bind to scaffold surface pockets through short defined motifs, with flanking regions commonly forming additional disperse interactions that reinforce the binding. Using a structure‑guided functional analysis in , we confirmed the robustness of linker‑scaffold interactions and established the physiological relevance of our biochemical and structural findings. The near-atomic composite structures resulting from quantitative docking of experimental structures into human and cryo-ET maps of constricted and dilated NPCs structurally disambiguated the positioning of the Nup188 and Nup192 hubs in the intact fungal and human NPC and revealed the topology of the linker-scaffold network. The linker-scaffold gives rise to eight relatively rigid inner ring spokes that are flexibly interconnected to allow for the formation of lateral channels. Unexpectedly, we uncovered that linker‑scaffold interactions play an opposing role in the outer rings by forming tight cross-link staples between the eight nuclear and cytoplasmic outer ring spokes, thereby limiting the dilatory movements to the inner ring. CONCLUSION We have substantially advanced the structural and biochemical characterization of the symmetric core of the and human NPCs and determined near-atomic composite structures. The composite structures uncover the molecular mechanism by which the evolutionarily conserved linker‑scaffold establishes the NPC's integrity while simultaneously allowing for the observed plasticity of the central transport channel. The composite structures are roadmaps for the mechanistic dissection of NPC assembly and disassembly, the etiology of NPC‑associated diseases, the role of NPC dilation in nucleocytoplasmic transport of soluble and integral membrane protein cargos, and the anchoring of asymmetric nucleoporins. [Figure: see text].
履歴
登録2021年5月15日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02022年6月15日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12022年6月22日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
Item: _citation.journal_id_CSD / _citation.journal_volume ..._citation.journal_id_CSD / _citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID
改定 1.22024年5月29日Group: Data collection / カテゴリ: chem_comp_atom / chem_comp_bond

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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
A: Nucleoporin NUP188
B: Nucleoporin NIC96
C: Nucleoporin NUP145N


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)221,2943
ポリマ－221,2943
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: gel filtration, SEC-MALS
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area4650 Å2
ΔGint-28 kcal/mol
Surface area74100 Å2

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要素

#1: タンパク質 Nucleoporin NUP188 / Nuclear pore protein NUP188


分子量: 204429.719 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) (菌類)
株: DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719 / 遺伝子: NUP188, CTHT_0070850 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 参照: UniProt: G0SFH5
#2: タンパク質 Nucleoporin NIC96 / Nuclear pore protein NIC96


分子量: 7173.938 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) (菌類)
株: DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719 / 遺伝子: NIC96, CTHT_0008480 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 参照: UniProt: G0S024
#3: タンパク質 Nucleoporin NUP145N / N-NUP145


分子量: 9690.699 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) (菌類)
株: DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719 / 遺伝子: NUP145, CTHT_0042590 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 参照: UniProt: G0SAK3

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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: Nup188-Nic96-Nup145N heterotrimer / タイプ: COMPLEX / Entity ID: all / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.2209 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Chaetomium thermophilum var. thermophilum DSM 1495 (菌類)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
緩衝液pH: 8
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
1100 mMsodium chlorideNaCl1
220 mMtris(hydroxymethyl)aminomethane(HOCH2)3CNH21
35 mMdithiothreitolC4H10O2S21
試料濃度: 0.5 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 277 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
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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 2500 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 800 nm / Cs: 2.7 mm / アライメント法: COMA FREE
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
撮影平均露光時間: 2 sec. / 電子線照射量: 103 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 10740
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF Bioquantum

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解析

EMソフトウェア
ID名称カテゴリFitting-ID詳細
2SerialEM画像取得
4cryoSPARCCTF補正
7UCSF Chimeraモデルフィッティング1
9cryoSPARC初期オイラー角割当
10cryoSPARC最終オイラー角割当NU refine
11RELION分類
12cryoSPARC３次元再構成NU refine
13PHENIXモデル精密化1
20Cootモデルフィッティング2
26PHENIXモデル精密化2
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: 6317697
3次元再構成解像度: 2.81 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 309652 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築
IDプロトコル空間
1OTHERREAL
2OTHERREAL
精密化立体化学のターゲット値: GeoStd + Monomer Library + CDL v1.2
原子変位パラメータBiso mean: 150.05 Å2
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.001813571
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.462518445
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.03212167
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.00342354
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d10.89034901

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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://pdbjlvh1.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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