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- PDB-8c5u: Cryo-EM structure of yeast mitochondrial RNA polymerase transcrip... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8c5u
タイトルCryo-EM structure of yeast mitochondrial RNA polymerase transcription initiation complex with 8-mer RNA, pppGpGpUpApApApUpG (IC8)
要素
  • DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial
  • Mitochondrial transcription factor 1
  • Non-template DNA (37-MER)
  • RNA (pppGpGpUpApApApUpG)
  • Template DNA (37-MER)
キーワードTRANSCRIPTION / gene transcription / polymerase / RDRP / MTF1 / RPO41 / POLRMT / mtRNAP / DNA / transcription initiation / RNA polymerase / mitochondria / IC8
機能・相同性
機能・相同性情報


Mitochondrial transcription initiation / mitochondrial DNA-directed RNA polymerase complex / mitochondrial promoter sequence-specific DNA binding / mitochondrial transcription factor activity / transcription initiation at mitochondrial promoter / mitochondrial transcription / mitochondrial genome maintenance / DNA primase activity / DNA replication, synthesis of primer / positive regulation of DNA-templated transcription, elongation ...Mitochondrial transcription initiation / mitochondrial DNA-directed RNA polymerase complex / mitochondrial promoter sequence-specific DNA binding / mitochondrial transcription factor activity / transcription initiation at mitochondrial promoter / mitochondrial transcription / mitochondrial genome maintenance / DNA primase activity / DNA replication, synthesis of primer / positive regulation of DNA-templated transcription, elongation / mitochondrial nucleoid / 転移酵素; 一炭素原子の基を移すもの; メチル基を移すもの / methyltransferase activity / mitochondrial intermembrane space / DNA-directed 5'-3' RNA polymerase activity / DNA-directed RNA polymerase / methylation / mitochondrial matrix / mitochondrion / DNA binding / RNA binding / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Mitochondrial transcription factor Mtf1 / DNA-directed RNA polymerase, helix hairpin domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / Bacteriophage-type RNA polymerase family active site signature 1. / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, phage-type / : / DNA-dependent RNA polymerase ...Mitochondrial transcription factor Mtf1 / DNA-directed RNA polymerase, helix hairpin domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, N-terminal domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / Bacteriophage-type RNA polymerase family active site signature 1. / DNA-directed RNA polymerase N-terminal / DNA-directed RNA polymerase, phage-type / : / DNA-dependent RNA polymerase / Bacteriophage-type RNA polymerase family active site signature 2. / rRNA adenine dimethylase-like, C-terminal / Ribosomal RNA adenine methyltransferase KsgA/Erm / Ribosomal RNA adenine dimethylase / rRNA adenine N(6)-methyltransferase family profile. / S-adenosyl-L-methionine-dependent methyltransferase superfamily / DNA/RNA polymerase superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / DNA / DNA (> 10) / RNA / DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial / Mitochondrial transcription factor 1
類似検索 - 構成要素
生物種Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)
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: 3.62 Å
データ登録者Goovaerts, Q. / Shen, J. / Patel, S.S. / Das, K.
資金援助 ベルギー, 1件
組織認可番号国
KU Leuven ベルギー
引用ジャーナル: Nature / 年: 2023
タイトル: Structures illustrate step-by-step mitochondrial transcription initiation.
著者: Quinten Goovaerts / Jiayu Shen / Brent De Wijngaert / Urmimala Basu / Smita S Patel / Kalyan Das /
要旨: Transcription initiation is a key regulatory step in gene expression during which RNA polymerase (RNAP) initiates RNA synthesis de novo, and the synthesized RNA at a specific length triggers the ...Transcription initiation is a key regulatory step in gene expression during which RNA polymerase (RNAP) initiates RNA synthesis de novo, and the synthesized RNA at a specific length triggers the transition to the elongation phase. Mitochondria recruit a single-subunit RNAP and one or two auxiliary factors to initiate transcription. Previous studies have revealed the molecular architectures of yeast and human mitochondrial RNAP initiation complexes (ICs). Here we provide a comprehensive, stepwise mechanism of transcription initiation by solving high-resolution cryogenic electron microscopy (cryo-EM) structures of yeast mitochondrial RNAP and the transcription factor Mtf1 catalysing two- to eight-nucleotide RNA synthesis at single-nucleotide addition steps. The growing RNA-DNA is accommodated in the polymerase cleft by template scrunching and non-template reorganization, creating stressed intermediates. During early initiation, non-template strand scrunching and unscrunching destabilize the short two- and three-nucleotide RNAs, triggering abortive synthesis. Subsequently, the non-template reorganizes into a base-stacked staircase-like structure supporting processive five- to eight-nucleotide RNA synthesis. The expanded non-template staircase and highly scrunched template in IC8 destabilize the promoter interactions with Mtf1 to facilitate initiation bubble collapse and promoter escape for the transition from initiation to the elongation complex (EC). The series of transcription initiation steps, each guided by the interplay of multiple structural components, reveal a finely tuned mechanism for potential regulatory control.
履歴
登録2023年1月10日登録サイト: PDBE / 処理サイト: PDBE
改定 1.02023年8月30日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12023年10月11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.title / _citation.year
改定 1.22023年10月25日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
Item: _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID
改定 1.32023年11月1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
B: Mitochondrial transcription factor 1
A: DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial
N: Non-template DNA (37-MER)
T: Template DNA (37-MER)
C: RNA (pppGpGpUpApApApUpG)
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)209,9696
ポリマ－209,4465
非ポリマー5231
水00
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者・ソフトウェアが定義した集合体
  • 根拠: gel filtration
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area12700 Å2
ΔGint-36 kcal/mol
Surface area65030 Å2
手法PISA

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要素

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タンパク質 , 2種, 2分子 BA

#1: タンパク質 Mitochondrial transcription factor 1 / Mitochondrial transcription factor mtTFB / Mitochondrial-specificity factor / RF1023


分子量: 41151.203 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)
株: ATCC 204508 / S288c / 遺伝子: MTF1, YMR228W, YM9959.10 / プラスミド: pTrcHisC / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
参照: UniProt: P14908, 転移酵素; 一炭素原子の基を移すもの; メチル基を移すもの
#2: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase, mitochondrial


分子量: 143282.656 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 詳細: Residues 101-1351
由来: (組換発現) Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)
株: ATCC 204508 / S288c / 遺伝子: RPO41, YFL036W / プラスミド: ProEXHTB / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / Variant (発現宿主): CodonPlus RIL / 参照: UniProt: P13433, DNA-directed RNA polymerase

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DNA鎖 , 2種, 2分子 NT

#3: DNA鎖 Non-template DNA (37-MER)


分子量: 11468.459 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成
由来: (合成) Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)
#4: DNA鎖 Template DNA (37-MER)


分子量: 11298.308 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成
由来: (合成) Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)

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RNA鎖 / 非ポリマー , 2種, 2分子 C

#5: RNA鎖 RNA (pppGpGpUpApApApUpG)


分子量: 2245.403 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成
由来: (合成) Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)
#6: 化合物 ChemComp-GTP / GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / GTP


分子量: 523.180 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H16N5O14P3 / コメント: GTP, エネルギー貯蔵分子*YM

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詳細

研究の焦点であるリガンドがあるかN

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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Entity IDParent-ID由来詳細
1yeast mitochondrial RNA polymerase transcription initiation complex with 8-mer RNA, pppGpGpUpApApApUpG (IC8)COMPLEX#1-#50MULTIPLE SOURCES
2DNA-directed RNA polymerase, mitochondrialCOMPLEX#21RECOMBINANT
3DNA (37-mer)COMPLEX#3-#41RECOMBINANT15S mitochondria
4Mitochondrial transcription factor 1COMPLEX#11RECOMBINANT
5RNA (pppGpGpUpApApApUpG)COMPLEX#51RECOMBINANT
分子量
IDEntity assembly-ID値 (°)実験値
110.204 MDaNO
210.143 MDaNO
310.204 MDaNO
410.204 MDaNO
510.204 MDaNO
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
22Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)559292
33Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)559292
44Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)559292
55Saccharomyces cerevisiae S288C (パン酵母)559292
由来(組換発現)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
22Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)469008
33synthetic construct (人工物)32630
44Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)469008
55synthetic construct (人工物)32630
緩衝液pH: 7
詳細: 50 mM Bis-Tris propane; 100 mM NaCl, 5 mM MgCl2, 1 mM EDTA, 2 mM DTT
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
試料支持グリッドの材料: GOLD / 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: LEICA EM GP / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 95 % / 凍結前の試料温度: 281.15 K / 詳細: 3 ul sample, back blotting for 12 seconds

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電子顕微鏡撮影

顕微鏡モデル: TFS GLACIOS
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 200 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: BRIGHT FIELD / 倍率（公称値）: 150000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 1800 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 800 nm / Calibrated defocus min: 550 nm / 最大 デフォーカス（補正後）: 2600 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 50 µm / アライメント法: COMA FREE
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN / 試料ホルダーモデル: OTHER
撮影平均露光時間: 37.06 sec. / 電子線照射量: 40 e/Å2 / 検出モード: COUNTING
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON III (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 1409

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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
1RELION3.1粒子像選択
2EPU2.9.0画像取得
4CTFFIND4CTF補正
7Cootモデルフィッティング
9RELION3.1初期オイラー角割当
10RELION3.1最終オイラー角割当
11RELION3.1分類
12RELION３次元再構成
13PHENIX1.19モデル精密化
CTF補正タイプ: NONE
粒子像の選択選択した粒子像数: 877163
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 3.62 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 119532 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築B value: 80 / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 空間: REAL / Target criteria: Correlation coefficient / 詳細: Realspace refinement
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00311972
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.53416557
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d18.8392129
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0391837
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0031841

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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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