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- PDB-8a2y: Cryo-EM structure of F-actin in the Ca2+-ADP-Pi nucleotide state. -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8a2y
タイトルCryo-EM structure of F-actin in the Ca2+-ADP-Pi nucleotide state.
要素Actin, alpha skeletal muscle
キーワードSTRUCTURAL PROTEIN / actin / cytoskeleton / filament / nucleotide state
機能・相同性
機能・相同性情報


cytoskeletal motor activator activity / tropomyosin binding / mesenchyme migration / troponin I binding / myosin heavy chain binding / filamentous actin / actin filament bundle / skeletal muscle thin filament assembly / striated muscle thin filament / actin filament bundle assembly ...cytoskeletal motor activator activity / tropomyosin binding / mesenchyme migration / troponin I binding / myosin heavy chain binding / filamentous actin / actin filament bundle / skeletal muscle thin filament assembly / striated muscle thin filament / actin filament bundle assembly / skeletal muscle myofibril / actin monomer binding / skeletal muscle fiber development / stress fiber / titin binding / actin filament polymerization / filopodium / actin filament / 加水分解酵素; 酸無水物に作用; 酸無水物に作用・細胞または細胞小器官の運動に関与 / calcium-dependent protein binding / lamellipodium / cell body / hydrolase activity / protein domain specific binding / calcium ion binding / positive regulation of gene expression / magnesium ion binding / ATP binding / identical protein binding / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Actins signature 1. / Actin, conserved site / Actins signature 2. / Actin/actin-like conserved site / Actins and actin-related proteins signature. / Actin / Actin family / Actin / ATPase, nucleotide binding domain
類似検索 - ドメイン・相同性
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / PHOSPHATE ION / Actin, alpha skeletal muscle
類似検索 - 構成要素
生物種Oryctolagus cuniculus (ウサギ)
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: 2.15 Å
データ登録者Oosterheert, W. / Klink, B.U. / Belyy, A. / Pospich, S. / Raunser, S.
資金援助European Union, ドイツ, 4件
組織認可番号国
European Research Council (ERC)856118European Union
Alexander von Humboldt Foundation ドイツ
European Molecular Biology Organization (EMBO)European Union
Max Planck Society ドイツ
引用ジャーナル: Nature / 年: 2022
タイトル: Structural basis of actin filament assembly and aging.
著者: Wout Oosterheert / Björn U Klink / Alexander Belyy / Sabrina Pospich / Stefan Raunser /
要旨: The dynamic turnover of actin filaments (F-actin) controls cellular motility in eukaryotes and is coupled to changes in the F-actin nucleotide state. It remains unclear how F-actin hydrolyses ATP and ...The dynamic turnover of actin filaments (F-actin) controls cellular motility in eukaryotes and is coupled to changes in the F-actin nucleotide state. It remains unclear how F-actin hydrolyses ATP and subsequently undergoes subtle conformational rearrangements that ultimately lead to filament depolymerization by actin-binding proteins. Here we present cryo-electron microscopy structures of F-actin in all nucleotide states, polymerized in the presence of Mg or Ca at approximately 2.2 Å resolution. The structures show that actin polymerization induces the relocation of water molecules in the nucleotide-binding pocket, activating one of them for the nucleophilic attack of ATP. Unexpectedly, the back door for the subsequent release of inorganic phosphate (P) is closed in all structures, indicating that P release occurs transiently. The small changes in the nucleotide-binding pocket after ATP hydrolysis and P release are sensed by a key amino acid, amplified and transmitted to the filament periphery. Furthermore, differences in the positions of water molecules in the nucleotide-binding pocket explain why Ca-actin shows slower polymerization rates than Mg-actin. Our work elucidates the solvent-driven rearrangements that govern actin filament assembly and aging and lays the foundation for the rational design of drugs and small molecules for imaging and therapeutic applications.
履歴
登録2022年6月6日登録サイト: PDBE / 処理サイト: PDBE
改定 1.02022年8月10日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12022年11月16日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
Item: _citation.country / _citation.journal_abbrev ..._citation.country / _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_ASTM / _citation.journal_id_CSD / _citation.journal_id_ISSN / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation.year / _citation_author.identifier_ORCID
改定 1.22022年11月23日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation_author.identifier_ORCID

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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
C: Actin, alpha skeletal muscle
A: Actin, alpha skeletal muscle
B: Actin, alpha skeletal muscle
D: Actin, alpha skeletal muscle
E: Actin, alpha skeletal muscle
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)212,18920
ポリマ－209,3785
非ポリマー2,81115
水9,512528
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: 電子顕微鏡法
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
非結晶学的対称性 (NCS)NCSドメイン:
IDEns-ID詳細
d_1ens_1chain "C"
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d_5ens_1chain "E"

NCSドメイン領域:
Dom-IDComponent-IDEns-IDBeg label comp-IDEnd label comp-IDLabel asym-IDLabel seq-ID
d_11ens_1THRPHEA1 - 367
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NCS oper:
IDCodeMatrixベクター
1given(-0.955935090803, -0.23872601918, -0.170874193304), (0.221842590081, -0.968610271268, 0.112160633116), (-0.192286160181, 0.0693111113822, 0.978888146032)316.449988663, 214.75216148, -8.14947945637
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要素

#1: タンパク質
Actin, alpha skeletal muscle / Alpha-actin-1


分子量: 41875.633 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Oryctolagus cuniculus (ウサギ) / 器官: skeletal muscle / 参照: UniProt: P68135
#2: 化合物
ChemComp-ADP / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP


分子量: 427.201 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H15N5O10P2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: ADP, エネルギー貯蔵分子*YM
#3: 化合物
ChemComp-CA / CALCIUM ION / カルシウムジカチオン


分子量: 40.078 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 合成 / 式: Ca / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#4: 化合物
ChemComp-PO4 / PHOSPHATE ION / ホスファ-ト


分子量: 94.971 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 合成 / 式: PO4 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#5: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 528 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O
研究の焦点であるリガンドがあるかY

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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: FILAMENT / 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: rabbit skeletal alpha-actin in the filamentous state.
タイプ: COMPLEX
詳細: The helical rise of F-actin is 27.5 Angstrom, with a helical twist of ~166.5 degrees.
Entity ID: #1 / 由来: NATURAL
分子量値: 15.2 kDa/nm / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Oryctolagus cuniculus (ウサギ) / 器官: skeletal muscle / 組織: purified from muscle acetone powder.
緩衝液pH: 7.5
詳細: F-phosphate buffer: 5 mM Tris, 100 mM KCl, 2 mM CaCl2, 2 mM NaN3, 1 mM DTT, 50 mM potassium phosphate pH 7.5
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
15 mMTris1
250 mMpotassium chlorideKCl1
32 mMcalcium chlorideCaCl21
42 mMsodium azideNaN31
51 mMdithiothreitol1
650 mMpotassium phosphate1
試料濃度: 0.67 mg/ml / 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 R2/1
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE-PROPANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 286 K
詳細: The Vitrobot was operated at 13 degrees celsius and the samples were blotted for 9 seconds with a blot force of -25.

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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）: 2000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 700 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 50 µm / アライメント法: ZEMLIN TABLEAU
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
撮影平均露光時間: 3 sec. / 電子線照射量: 88.8 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: 10156 / 詳細: Images were collected in supperresolution mode.
電子光学装置エネルギーフィルタースリット幅: 15 eV
画像スキャン横: 5760 / 縦: 4092

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解析

ソフトウェア
名称バージョン分類NB
phenix.real_space_refine1.20.1_4487精密化
PHENIX1.20.1_4487精密化
EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ詳細
1crYOLO1.8粒子像選択
2EPU画像取得4-5 images per hole.
4CTFFIND4.13CTF補正
7UCSF ChimeraX1.3モデルフィッティング
9PHENIXv1.20.1-4487モデル精密化real space refinement
10SPHIRE1.4初期オイラー角割当
11RELION3.1.0最終オイラー角割当
12RELION3.1.0分類
13RELION3.1.0３次元再構成
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: 3031270
詳細: We picked helical segments with a box distance of 40 pixels or 27.8 Angstrom and a minimum number of six boxes per filament.
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 2.15 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 2171987 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: FLEXIBLE FIT / 空間: REAL
詳細: The structures were then refined through a similar protocol of iterative cycles in Coot and phenix real-space refine. All solvent molecules (ions, waters) were placed manually in Coot in the ...詳細: The structures were then refined through a similar protocol of iterative cycles in Coot and phenix real-space refine. All solvent molecules (ions, waters) were placed manually in Coot in the central actin subunit, and were then placed in the other subunits using NCS. Because the local resolution of each F-actin reconstruction is highest in the center and lower at the periphery of the map, we inspected all waters in each structure manually before the final phenix refinement; water molecular with poor corresponding cryo-EM density were removed.
原子モデル構築PDB-ID: 7AHN

7ahn

精密化交差検証法: NONE
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: 21.14 Å2
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00414860
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.57920170
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.04612240
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0042570
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d15.89755520
Refine LS restraints NCS
Ens-IDDom-IDAuth asym-IDRefine-IDタイプRms dev position (Å)
ens_1d_2AELECTRON MICROSCOPYNCS constraints6.47471162575E-13
ens_1d_3AELECTRON MICROSCOPYNCS constraints7.25406566182E-13
ens_1d_4AELECTRON MICROSCOPYNCS constraints3.51845909315E-13
ens_1d_5AELECTRON MICROSCOPYNCS constraints2.2729998434E-11

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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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