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- PDB-8c8r: In situ structure of the Nitrosopumilus maritimus S-layer - Compo... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8c8r
タイトルIn situ structure of the Nitrosopumilus maritimus S-layer - Composite map between C2 and C6
要素Cell surface protein
キーワードSTRUCTURAL PROTEIN / Nmar_1547 S-layer
機能・相同性membrane / Uncharacterized protein
機能・相同性情報
生物種Nitrosopumilus maritimus SCM1 (古細菌)
手法電子顕微鏡法 / サブトモグラム平均法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.5 Å
データ登録者von Kuegelgen, A. / Bharat, T.
資金援助 英国, 2件
組織認可番号国
Wellcome Trust202231/Z/16/Z 英国
Medical Research Council (MRC, United Kingdom)MC_UP_1201/31 英国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2024
タイトル: Membraneless channels sieve cations in ammonia-oxidizing marine archaea.
著者: Andriko von Kügelgen / C Keith Cassidy / Sofie van Dorst / Lennart L Pagani / Christopher Batters / Zephyr Ford / Jan Löwe / Vikram Alva / Phillip J Stansfeld / Tanmay A M Bharat /
要旨: Nitrosopumilus maritimus is an ammonia-oxidizing archaeon that is crucial to the global nitrogen cycle. A critical step for nitrogen oxidation is the entrapment of ammonium ions from a dilute marine ...Nitrosopumilus maritimus is an ammonia-oxidizing archaeon that is crucial to the global nitrogen cycle. A critical step for nitrogen oxidation is the entrapment of ammonium ions from a dilute marine environment at the cell surface and their subsequent channelling to the cell membrane of N. maritimus. Here we elucidate the structure of the molecular machinery responsible for this process, comprising the surface layer (S-layer), using electron cryotomography and subtomogram averaging from cells. We supplemented our in situ structure of the ammonium-binding S-layer array with a single-particle electron cryomicroscopy structure, revealing detailed features of this immunoglobulin-rich and glycan-decorated S-layer. Biochemical analyses showed strong ammonium binding by the cell surface, which was lost after S-layer disassembly. Sensitive bioinformatic analyses identified similar S-layers in many ammonia-oxidizing archaea, with conserved sequence and structural characteristics. Moreover, molecular simulations and structure determination of ammonium-enriched specimens enabled us to examine the cation-binding properties of the S-layer, revealing how it concentrates ammonium ions on its cell-facing side, effectively acting as a multichannel sieve on the cell membrane. This in situ structural study illuminates the biogeochemically essential process of ammonium binding and channelling, common to many marine microorganisms that are fundamental to the nitrogen cycle.
履歴
登録2023年1月20日登録サイト: PDBE / 処理サイト: PDBE
改定 1.02024年4月17日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12024年6月5日Group: Database references / カテゴリ: citation
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 1.22024年6月12日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author / Item: _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title
改定 1.32024年6月19日Group: Database references / カテゴリ: citation
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last

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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: Cell surface protein
B: Cell surface protein
C: Cell surface protein
D: Cell surface protein
E: Cell surface protein
F: Cell surface protein


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)1,098,9366
ポリマ－1,098,9366
非ポリマー00
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: 電子顕微鏡法
タイプ名称対称操作数
identity operation1_555x,y,z1

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要素

#1: タンパク質
Cell surface protein


分子量: 183156.000 Da / 分子数: 6 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Nitrosopumilus maritimus SCM1 (古細菌) / 株: SCM1 / 参照: UniProt: A9A4Y9

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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: CELL / ３次元再構成法: サブトモグラム平均法

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試料調製

構成要素名称: Nitrosopumilus maritimus S-layer / タイプ: ORGANELLE OR CELLULAR COMPONENT / 詳細: Nitrosopumilus maritimus S-layer C2 symmetrised / Entity ID: all / 由来: NATURAL
分子量実験値: NO
由来(天然)生物種: Nitrosopumilus maritimus SCM1 (古細菌) / 株: SCM1 / 細胞内の位置: extracellular
緩衝液pH: 7.4 / 詳細: Modified Syntheic Crenarchaeota medium
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
110 mMHEPESC8H18N2O4S1
2444.9 mMNaClNaCl1
320.286 mMMgSO4MgSO41
424.59 mMMgCl2MgCl21
510.2 mMCaCl2CaCl21
61 mMNH4ClNH4Cl1
714.696 microMKH2PO4KH2PO41
87.5 microMFeNaEDTAFeNaC10H12N2O81
90.5 microMH3BO3H3BO31
100.5 microMMnCl2MnCl21
110.8 microMCoCl2CoCl21
120.1 microMNiCl2NiCl21
130.01 microMCuCl2CuCl21
140.5 microMZnSO4ZnSO41
150.15 microMNa2MoO4Na2MoO41
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES / 詳細: Nitrosopumilus maritimus cells
試料支持詳細: 15 mA / グリッドの材料: COPPER/RHODIUM / グリッドのサイズ: 200 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil R2/2
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: NITROGEN / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 283.15 K
詳細: absorption for 60 sec and blotted for 5 sec with blot force -10

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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）: 105000 X / 倍率（補正後）: 105000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 5000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 2000 nm / Calibrated defocus min: 2000 nm / 最大 デフォーカス（補正後）: 5000 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 70 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: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
最高温度: 70 K / 最低温度: 70 K
撮影平均露光時間: 0.9 sec. / 電子線照射量: 2.96 e/Å2 / Avg electron dose per subtomogram: 121 e/Å2 / 検出モード: COUNTING
フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 SUMMIT (4k x 4k)
実像数: 1 / 詳細: Dose-symmetric tilt scheme (Hagen et al, JSB)
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF Quantum LS / 色収差補正装置: not used / エネルギーフィルタースリット幅: 20 eV / 球面収差補正装置: not used
画像スキャン動画フレーム数/画像: 10 / 利用したフレーム数/画像: 1-10

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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詳細
1RELION4.0.0volume selection
2SerialEM画像取得
4CTFFIND4.1.13CTF補正CTF estimation
5RELION4.0.0CTF補正CTF correction
8Coot0.9.2-preモデルフィッティング
10RELION3.1初期オイラー角割当
11RELION4.0.0最終オイラー角割当
12RELION4.0.0分類
13RELION4.0.0３次元再構成
14PHENIX1.19-4092モデル精密化
15REFMACモデル精密化
画像処理詳細: Movies collected at the scope were clustered into optics groups based on the XML meta-data of the data-collection software EPU (Thermo Fisher Scientific) using a k-means algorithm implemented ...詳細: Movies collected at the scope were clustered into optics groups based on the XML meta-data of the data-collection software EPU (Thermo Fisher Scientific) using a k-means algorithm implemented in EPU_group_AFIS (https://github.com/DustinMorado/EPU_group_AFIS). Imported movies were motion-corrected, dose-weighted, and Fourier cropped (2x) with MotionCor2 implemented in RELION-3.1. Contrast transfer functions (CTFs) of the resulting motion-corrected micrographs were estimated using CTFFIND4.
CTF補正詳細: PseudoSubtomograms as described in Zivanov 2022 (https://elifesciences.org/articles/83724)
タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 1971908
詳細: Initially, side views of S-layer sheets were first manually picked along the edge of the lattice using the helical picking tab in RELION while setting the helical rise to 60 angstrom. Top and ...詳細: Initially, side views of S-layer sheets were first manually picked along the edge of the lattice using the helical picking tab in RELION while setting the helical rise to 60 angstrom. Top and tilted views were manually picked at the central hexameric axis. Manually picked particles were extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes and classified using reference-free 2D classification inside RELION-3.1. Class averages centered at a hexameric axis were used to automatically pick particles inside RELION-3.1. Automatically picked particles were extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes and classified using reference-free 2D classification. Particle coordinates belonging to class averages centered at the hexameric axis were used to train TOPAZ in 5x downsampled micrographs with the neural network architecture conv127. For the final reconstruction, particles were picked using TOPAZ and the previously trained neural network above. Additionally, top, bottom, and side views were picked using the reference-based autopicker inside RELION-3.1, which TOPAZ did not readily identify. Particles were extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes and classified using reference-free 2D classification inside RELION-3.1. Particles belonging to class averages centered at the hexameric axis were combined, and particles within 30 angstrom were removed to prevent duplication after alignment. All resulting particles were then re-extracted in 4x downsampled 128x128 pixel2 boxes.
3次元再構成解像度: 3.5 Å / 解像度の算出法: OTHER / 粒子像の数: 108621 / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 詳細: Composite map between C2 and C6 / 対称性のタイプ: POINT
EM volume selectionNum. of tomograms: 153 / Num. of volumes extracted: 138532 / Reference model: None
原子モデル構築プロトコル: AB INITIO MODEL / 空間: RECIPROCAL / Target criteria: Best Fit
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00218618
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.45825470
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d4.2632592
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0433084
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0033396

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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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