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万見
- PDB-8e15: A computationally stabilized hMPV F protein -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8.0E+15
タイトルA computationally stabilized hMPV F protein
要素
  • F1 protein with Fibritin peptide
  • F2 protein
キーワードVIRAL PROTEIN / Human metapneumovirus / fusion protein / computational stabilization
機能・相同性
機能・相同性情報


symbiont entry into host cell / fusion of virus membrane with host plasma membrane / viral envelope / host cell plasma membrane / virion membrane / membrane
類似検索 - 分子機能
Precursor fusion glycoprotein F0, Paramyxoviridae / Fusion glycoprotein F0 / Fibritin C-terminal / Fibritin C-terminal region
類似検索 - ドメイン・相同性
Fibritin / Fusion glycoprotein F0
類似検索 - 構成要素
生物種Human metapneumovirus (ウイルス)
Enterobacteria phage T2 (ファージ)
手法X線回折 / シンクロトロン / 分子置換 / 解像度: 2.41 Å
データ登録者Huang, J. / Gonzalez, K. / Mousa, J. / Strauch, E.
資金援助 米国, 2件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)R01AI140245 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)1R01AI143865 米国
引用
ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: A general computational design strategy for stabilizing viral class I fusion proteins.
著者: Karen J Gonzalez / Jiachen Huang / Miria F Criado / Avik Banerjee / Stephen M Tompkins / Jarrod J Mousa / Eva-Maria Strauch /
要旨: Many pathogenic viruses rely on class I fusion proteins to fuse their viral membrane with the host cell membrane. To drive the fusion process, class I fusion proteins undergo an irreversible ...Many pathogenic viruses rely on class I fusion proteins to fuse their viral membrane with the host cell membrane. To drive the fusion process, class I fusion proteins undergo an irreversible conformational change from a metastable prefusion state to an energetically more stable postfusion state. Mounting evidence underscores that antibodies targeting the prefusion conformation are the most potent, making it a compelling vaccine candidate. Here, we establish a computational design protocol that stabilizes the prefusion state while destabilizing the postfusion conformation. With this protocol, we stabilize the fusion proteins of the RSV, hMPV, and SARS-CoV-2 viruses, testing fewer than a handful of designs. The solved structures of these designed proteins from all three viruses evidence the atomic accuracy of our approach. Furthermore, the humoral response of the redesigned RSV F protein compares to that of the recently approved vaccine in a mouse model. While the parallel design of two conformations allows the identification of energetically sub-optimal positions for one conformation, our protocol also reveals diverse molecular strategies for stabilization. Given the clinical significance of viruses using class I fusion proteins, our algorithm can substantially contribute to vaccine development by reducing the time and resources needed to optimize these immunogens.
#1: ジャーナル: bioRxiv / 年: 2023
タイトル: A general computational design strategy for stabilizing viral class I fusion proteins.
著者: Karen J Gonzalez / Jiachen Huang / Miria F Criado / Avik Banerjee / Stephen Tompkins / Jarrod J Mousa / Eva-Maria Strauch /
要旨: Many pathogenic viruses, including influenza virus, Ebola virus, coronaviruses, and Pneumoviruses, rely on class I fusion proteins to fuse viral and cellular membranes. To drive the fusion process, ...Many pathogenic viruses, including influenza virus, Ebola virus, coronaviruses, and Pneumoviruses, rely on class I fusion proteins to fuse viral and cellular membranes. To drive the fusion process, class I fusion proteins undergo an irreversible conformational change from a metastable prefusion state to an energetically more favorable and stable postfusion state. An increasing amount of evidence exists highlighting that antibodies targeting the prefusion conformation are the most potent. However, many mutations have to be evaluated before identifying prefusion-stabilizing substitutions. We therefore established a computational design protocol that stabilizes the prefusion state while destabilizing the postfusion conformation. As a proof of concept, we applied this principle to the fusion protein of the RSV, hMPV, and SARS-CoV-2 viruses. For each protein, we tested less than a handful of designs to identify stable versions. Solved structures of designed proteins from the three different viruses evidenced the atomic accuracy of our approach. Furthermore, the immunological response of the RSV F design compared to a current clinical candidate in a mouse model. While the parallel design of two conformations allows identifying and selectively modifying energetically less optimized positions for one conformation, our protocol also reveals diverse molecular strategies for stabilization. We recaptured many approaches previously introduced manually for the stabilization of viral surface proteins, such as cavity-filling, optimization of polar interactions, as well as postfusion-disruptive strategies. Using our approach, it is possible to focus on the most impacting mutations and potentially preserve the immunogen as closely as possible to its native version. The latter is important as sequence re-design can cause perturbations to B and T cell epitopes. Given the clinical significance of viruses using class I fusion proteins, our algorithm can substantially contribute to vaccine development by reducing the time and resources needed to optimize these immunogens.
履歴
登録2022年8月9日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02023年4月12日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12023年10月25日Group: Data collection / Refinement description
カテゴリ: chem_comp_atom / chem_comp_bond / pdbx_initial_refinement_model
改定 1.22024年7月24日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
改定 1.32024年11月13日Group: Structure summary
カテゴリ: pdbx_entry_details / pdbx_modification_feature
Item: _pdbx_entry_details.has_protein_modification

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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
F: F2 protein
G: F1 protein with Fibritin peptide
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)58,7155
ポリマ－57,6862
非ポリマー1,0293
水19811
1
F: F2 protein
G: F1 protein with Fibritin peptide
ヘテロ分子

F: F2 protein
G: F1 protein with Fibritin peptide
ヘテロ分子

F: F2 protein
G: F1 protein with Fibritin peptide
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)176,14615
ポリマ－173,0596
非ポリマー3,0879
水1086
タイプ名称対称操作数
identity operation1_555x,y,z1
crystal symmetry operation5_555z,x,y1
crystal symmetry operation9_555y,z,x1
Buried area43220 Å2
ΔGint-189 kcal/mol
Surface area49790 Å2
手法PISA
単位格子
Length a, b, c (Å)178.191, 178.191, 178.191
Angle α, β, γ (deg.)90.000, 90.000, 90.000
Int Tables number199
Space group name H-MI213
Space group name HallI2b2c3
Symmetry operation#1: x,y,z
#2: z,x,y
#3: y,z,x
#4: -y,-z+1/2,x
#5: z,-x,-y+1/2
#6: -y+1/2,z,-x
#7: -z,-x+1/2,y
#8: -z+1/2,x,-y
#9: y,-z,-x+1/2
#10: x,-y,-z+1/2
#11: -x+1/2,y,-z
#12: -x,-y+1/2,z
#13: x+1/2,y+1/2,z+1/2
#14: z+1/2,x+1/2,y+1/2
#15: y+1/2,z+1/2,x+1/2
#16: -y+1/2,-z+1,x+1/2
#17: z+1/2,-x+1/2,-y+1
#18: -y+1,z+1/2,-x+1/2
#19: -z+1/2,-x+1,y+1/2
#20: -z+1,x+1/2,-y+1/2
#21: y+1/2,-z+1/2,-x+1
#22: x+1/2,-y+1/2,-z+1
#23: -x+1,y+1/2,-z+1/2
#24: -x+1/2,-y+1,z+1/2

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要素

#1: タンパク質 F2 protein


分子量: 11687.245 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Human metapneumovirus (ウイルス) / 細胞株 (発現宿主): 293 / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: Q8B9P0
#2: タンパク質 F1 protein with Fibritin peptide


分子量: 45999.160 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Human metapneumovirus (ウイルス), (組換発現) Enterobacteria phage T2 (ファージ)
遺伝子: F, wac, EcT2_00172 / 細胞株 (発現宿主): 293 / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: Q8B9P0, UniProt: Q76VI8
#3: 多糖 beta-D-mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta- ...beta-D-mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharide / 分子量: 586.542 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
記述子タイププログラム
DManpb1-4DGlcpNAcb1-4DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/2,3,2/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5]/1-1-2/a4-b1_b4-c1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-Manp]{}}}LINUCSPDB-CARE
#4: 糖 ChemComp-NAG / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-acetyl-beta-D-glucosamine / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-glucose / N-ACETYL-D-GLUCOSAMINE / N-アセチル-β-D-グルコサミン


タイプ: D-saccharide, beta linking / 分子量: 221.208 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: C8H15NO6
識別子タイププログラム
DGlcpNAcbCONDENSED IUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0
N-acetyl-b-D-glucopyranosamineCOMMON NAMEGMML 1.0
b-D-GlcpNAcIUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLPDB-CARE 1.0
GlcNAcSNFG CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0
#5: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 11 / 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N
Has protein modificationY

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実験情報

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実験

実験手法: X線回折 / 使用した結晶の数: 1

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試料調製

結晶マシュー密度: 4.09 Å3/Da / 溶媒含有率: 69.91 %
結晶化温度: 298 K / 手法: 蒸気拡散法, シッティングドロップ法
詳細: 0.1 M Sodium acetate trihydrate pH 4.6, 2.0 M Sodium formate

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データ収集

回折平均測定温度: 100 K / Serial crystal experiment: N
放射光源由来: シンクロトロン / サイト: APS / ビームライン: 21-ID-D / 波長: 1 Å
検出器タイプ: DECTRIS EIGER X 16M / 検出器: PIXEL / 日付: 2022年4月21日
放射プロトコル: SINGLE WAVELENGTH / 単色(M)・ラウエ(L): M / 散乱光タイプ: x-ray
放射波長波長: 1 Å / 相対比: 1
反射解像度: 2.41→47.62 Å / Num. obs: 36363 / % possible obs: 99.91 % / 冗長度: 2 % / Biso Wilson estimate: 66.92 Å2 / CC1/2: 0.999 / CC star: 1 / Net I/σ(I): 9.18
反射 シェル解像度: 2.41→2.496 Å / 冗長度: 2 % / Mean I/σ(I) obs: 0.78 / Num. unique obs: 3606 / CC1/2: 0.593 / CC star: 0.863 / % possible all: 99.86

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解析

ソフトウェア
名称バージョン分類
PHENIX1.20.1_4487精密化
XDSデータ削減
XDSデータスケーリング
PHASER位相決定
Cootモデル構築
精密化構造決定の手法: 分子置換
開始モデル: 5wb0

5wb0


解像度: 2.41→47.62 Å / SU ML: 0.3364 / 交差検証法: FREE R-VALUE / σ(F): 1.34 / 位相誤差: 27.647
立体化学のターゲット値: GeoStd + Monomer Library + CDL v1.2
Rfactor反射数%反射
Rfree0.2487 1871 5.15 %
Rwork0.2036 34469 -
obs0.2058 36340 99.93 %
溶媒の処理減衰半径: 0.9 Å / VDWプローブ半径: 1.1 Å / 溶媒モデル: FLAT BULK SOLVENT MODEL
原子変位パラメータBiso mean: 70.9 Å2
精密化ステップサイクル: LAST / 解像度: 2.41→47.62 Å
タンパク質核酸リガンド溶媒全体
原子数3360 0 67 11 3438
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
X-RAY DIFFRACTIONf_bond_d0.00923475
X-RAY DIFFRACTIONf_angle_d1.01724714
X-RAY DIFFRACTIONf_chiral_restr0.0567573
X-RAY DIFFRACTIONf_plane_restr0.008604
X-RAY DIFFRACTIONf_dihedral_angle_d16.05451279
LS精密化 シェル
解像度 (Å)Rfactor RfreeNum. reflection RfreeRfactor RworkNum. reflection RworkRefine-ID% reflection obs (%)
2.41-2.470.35131400.31092649X-RAY DIFFRACTION99.82
2.48-2.550.30051500.28492590X-RAY DIFFRACTION99.96
2.55-2.630.30371470.29982632X-RAY DIFFRACTION99.89
2.63-2.720.35691490.30322615X-RAY DIFFRACTION99.93
2.73-2.830.34191720.30792614X-RAY DIFFRACTION99.96
2.83-2.960.31121300.27312644X-RAY DIFFRACTION99.86
2.96-3.120.30281620.25732627X-RAY DIFFRACTION99.82
3.12-3.310.29011360.25482645X-RAY DIFFRACTION99.93
3.31-3.570.27891350.22372647X-RAY DIFFRACTION100
3.57-3.930.25841450.20012654X-RAY DIFFRACTION99.96
3.93-4.490.24041230.17012689X-RAY DIFFRACTION100
4.5-5.660.18571530.16592683X-RAY DIFFRACTION100
5.67-47.620.19771290.16422780X-RAY DIFFRACTION99.97

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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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