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- PDB-8gg4: CryoEM structure of beta-2-adrenergic receptor in complex with GT... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8gg4
タイトルCryoEM structure of beta-2-adrenergic receptor in complex with GTP-bound Gs heterotrimer (transition intermediate #10 of 20)
要素
  • (Guanine nucleotide-binding protein ...) x 3
  • Beta-2 adrenergic receptor
キーワードSIGNALING PROTEIN / GPCR / Adrenergic / Receptor / G protein
機能・相同性
機能・相同性情報


beta2-adrenergic receptor activity / norepinephrine-epinephrine-mediated vasodilation involved in regulation of systemic arterial blood pressure / positive regulation of mini excitatory postsynaptic potential / positive regulation of cAMP-dependent protein kinase activity / positive regulation of AMPA receptor activity / norepinephrine binding / positive regulation of autophagosome maturation / heat generation / Adrenoceptors / activation of transmembrane receptor protein tyrosine kinase activity ...beta2-adrenergic receptor activity / norepinephrine-epinephrine-mediated vasodilation involved in regulation of systemic arterial blood pressure / positive regulation of mini excitatory postsynaptic potential / positive regulation of cAMP-dependent protein kinase activity / positive regulation of AMPA receptor activity / norepinephrine binding / positive regulation of autophagosome maturation / heat generation / Adrenoceptors / activation of transmembrane receptor protein tyrosine kinase activity / negative regulation of smooth muscle contraction / positive regulation of lipophagy / negative regulation of multicellular organism growth / negative regulation of G protein-coupled receptor signaling pathway / response to psychosocial stress / endosome to lysosome transport / adrenergic receptor signaling pathway / diet induced thermogenesis / positive regulation of protein kinase A signaling / neuronal dense core vesicle / PKA activation in glucagon signalling / adenylate cyclase binding / hair follicle placode formation / developmental growth / smooth muscle contraction / D1 dopamine receptor binding / intracellular transport / renal water homeostasis / bone resorption / Hedgehog 'off' state / potassium channel regulator activity / positive regulation of bone mineralization / brown fat cell differentiation / adenylate cyclase-activating adrenergic receptor signaling pathway / activation of adenylate cyclase activity / regulation of sodium ion transport / cellular response to glucagon stimulus / adenylate cyclase activator activity / response to cold / regulation of insulin secretion / receptor-mediated endocytosis / trans-Golgi network membrane / negative regulation of inflammatory response to antigenic stimulus / clathrin-coated endocytic vesicle membrane / bone development / positive regulation of protein serine/threonine kinase activity / G-protein beta/gamma-subunit complex binding / adenylate cyclase-modulating G protein-coupled receptor signaling pathway / Olfactory Signaling Pathway / Activation of the phototransduction cascade / adenylate cyclase-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / G beta:gamma signalling through PLC beta / Presynaptic function of Kainate receptors / Thromboxane signalling through TP receptor / G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / G protein activity / G-protein activation / Activation of G protein gated Potassium channels / Inhibition of voltage gated Ca2+ channels via Gbeta/gamma subunits / platelet aggregation / Prostacyclin signalling through prostacyclin receptor / Glucagon signaling in metabolic regulation / G beta:gamma signalling through CDC42 / cognition / G beta:gamma signalling through BTK / ADP signalling through P2Y purinoceptor 12 / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / Synthesis, secretion, and inactivation of Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1) / photoreceptor disc membrane / Glucagon-type ligand receptors / Adrenaline,noradrenaline inhibits insulin secretion / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / G alpha (z) signalling events / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / ADORA2B mediated anti-inflammatory cytokines production / cellular response to catecholamine stimulus / sensory perception of taste / ADP signalling through P2Y purinoceptor 1 / G beta:gamma signalling through PI3Kgamma / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / cellular response to amyloid-beta / Cooperation of PDCL (PhLP1) and TRiC/CCT in G-protein beta folding / GPER1 signaling / cellular response to prostaglandin E stimulus / G-protein beta-subunit binding / Inactivation, recovery and regulation of the phototransduction cascade / heterotrimeric G-protein complex / sensory perception of smell / G alpha (12/13) signalling events / extracellular vesicle / Cargo recognition for clathrin-mediated endocytosis / signaling receptor complex adaptor activity / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / GTPase binding / positive regulation of cold-induced thermogenesis / Clathrin-mediated endocytosis / retina development in camera-type eye / Ca2+ pathway / amyloid-beta binding / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway
類似検索 - 分子機能
Beta 2 adrenoceptor / Adrenoceptor family / G-protein alpha subunit, group S / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit ...Beta 2 adrenoceptor / Adrenoceptor family / G-protein alpha subunit, group S / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / G-protein gamma-like domain / G-protein gamma-like domain superfamily / GGL domain / G protein gamma subunit-like motifs / GGL domain / Guanine nucleotide-binding protein, beta subunit / G-protein, beta subunit / G-protein coupled receptors family 1 signature. / G protein-coupled receptor, rhodopsin-like / GPCR, rhodopsin-like, 7TM / G-protein coupled receptors family 1 profile. / 7 transmembrane receptor (rhodopsin family) / G-protein beta WD-40 repeat / WD40 repeat, conserved site / Trp-Asp (WD) repeats signature. / Trp-Asp (WD) repeats profile. / Trp-Asp (WD) repeats circular profile. / WD domain, G-beta repeat / WD40 repeats / WD40 repeat / WD40-repeat-containing domain superfamily / WD40/YVTN repeat-like-containing domain superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
Chem-G1I / GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / Beta-2 adrenergic receptor / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1 / Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
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: 3.2 Å
データ登録者Papasergi-Scott, M.M. / Skiniotis, G.
資金援助 米国, 2件
組織認可番号国
Other government
National Institutes of Health/National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NIH/NINDS) 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2024
タイトル: Time-resolved cryo-EM of G-protein activation by a GPCR.
著者: Makaía M Papasergi-Scott / Guillermo Pérez-Hernández / Hossein Batebi / Yang Gao / Gözde Eskici / Alpay B Seven / Ouliana Panova / Daniel Hilger / Marina Casiraghi / Feng He / Luis Maul / ...著者: Makaía M Papasergi-Scott / Guillermo Pérez-Hernández / Hossein Batebi / Yang Gao / Gözde Eskici / Alpay B Seven / Ouliana Panova / Daniel Hilger / Marina Casiraghi / Feng He / Luis Maul / Peter Gmeiner / Brian K Kobilka / Peter W Hildebrand / Georgios Skiniotis /
要旨: G-protein-coupled receptors (GPCRs) activate heterotrimeric G proteins by stimulating guanine nucleotide exchange in the Gα subunit. To visualize this mechanism, we developed a time-resolved cryo-EM ...G-protein-coupled receptors (GPCRs) activate heterotrimeric G proteins by stimulating guanine nucleotide exchange in the Gα subunit. To visualize this mechanism, we developed a time-resolved cryo-EM approach that examines the progression of ensembles of pre-steady-state intermediates of a GPCR-G-protein complex. By monitoring the transitions of the stimulatory G protein in complex with the β-adrenergic receptor at short sequential time points after GTP addition, we identified the conformational trajectory underlying G-protein activation and functional dissociation from the receptor. Twenty structures generated from sequential overlapping particle subsets along this trajectory, compared to control structures, provide a high-resolution description of the order of main events driving G-protein activation in response to GTP binding. Structural changes propagate from the nucleotide-binding pocket and extend through the GTPase domain, enacting alterations to Gα switch regions and the α5 helix that weaken the G-protein-receptor interface. Molecular dynamics simulations with late structures in the cryo-EM trajectory support that enhanced ordering of GTP on closure of the α-helical domain against the nucleotide-bound Ras-homology domain correlates with α5 helix destabilization and eventual dissociation of the G protein from the GPCR. These findings also highlight the potential of time-resolved cryo-EM as a tool for mechanistic dissection of GPCR signalling events.
履歴
登録2023年3月8日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02024年3月6日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12024年3月27日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author / Item: _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title
改定 1.22024年6月12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: Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short
B: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
G: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
R: Beta-2 adrenergic receptor
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)142,2616
ポリマ－141,5294
非ポリマー7322
水724
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

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要素

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Guanine nucleotide-binding protein ... , 3種, 3分子 ABG

#1: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(s) subunit alpha isoforms short / Adenylate cyclase-stimulating G alpha protein


分子量: 44326.160 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: GNAS, GNAS1, GSP / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: P63092
#2: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1


分子量: 37573.988 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: GNB1 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: P62873
#3: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / G gamma-I


分子量: 7861.143 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: GNG2 / 発現宿主: Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ) / 参照: UniProt: P59768

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タンパク質 , 1種, 1分子 R

#4: タンパク質 Beta-2 adrenergic receptor / Beta-2 adrenoreceptor / Beta-2 adrenoceptor


分子量: 51767.242 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: ADRB2, ADRB2R, B2AR
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P07550

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非ポリマー , 3種, 6分子

#5: 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
#6: 化合物 ChemComp-G1I / (5R,6R)-6-(methylamino)-5,6,7,8-tetrahydronaphthalene-1,2,5-triol


分子量: 209.242 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C11H15NO3
#7: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O

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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

構成要素名称: Complex of beta-2 adrenergic receptor and Gs heterotrimer with GTP
タイプ: COMPLEX
詳細: Combined datasets of the protein complex from samples plunge frozen at 5 sec, 10 sec, or 17 sec after GTP addition to the sample.
Entity ID: #1-#4 / 由来: MULTIPLE SOURCES
分子量実験値: NO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
由来(組換発現)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
21Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)7108
31Trichoplusia ni (イラクサキンウワバ)7111
緩衝液pH: 7.5
詳細: GTP was added just prior to freezing at 5 sec, 10 sec, or 17 sec before plunging.
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
試料支持グリッドのタイプ: UltrAuFoil R1.2/1.3
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: 277.15 K
詳細: GTP was added just prior to freezing at 5 sec, 10 sec, or 17 sec before plunging.

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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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 2000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 400 nm
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
撮影電子線照射量: 50 e/Å2 / 検出モード: COUNTING / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k)
詳細: The map is the result of combining multiple datasets: cryo-EM imaging of the beta-2AR-Gs + GTP (5 sec) complex was performed on a Titan Krios electron microscope equipped with a K3 Summit ...詳細: The map is the result of combining multiple datasets: cryo-EM imaging of the beta-2AR-Gs + GTP (5 sec) complex was performed on a Titan Krios electron microscope equipped with a K3 Summit direct electron detector (Gatan). The microscope was operated at 300 kV accelerating voltage, with a nominal magnification of 105,000x in counting mode resulting in a magnified pixel size of 0.8677 Angstrom. A total exposure of 60.48 electrons/ Angstrom^2 over 63 frames with defocus ranging from -1.0 - -2.0 micrometers was used. Cryo-EM imaging of beta-2AR-Gs + GTP (10 sec) complex was performed on four separate grids over three collection sessions. The microscope was operated at 300 kV accelerating voltage, with a magnification at the camera of 58,679x in counting mode resulting in a magnified pixel size of 0.8521 Angstrom. For the first and second grids, movies were obtained at an exposure rate of 21.13 electrons/Angstrum^2/sec with defocus ranging from -0.4 - -2.0 micrometers. The total exposure time was 2.717 sec over 77 frames per movie stack. For an additional collection of the first grid, movies were obtained at an exposure rate of 20.95 electrons/ Angstrum^2/sec with defocus ranging from -0.4 -2.0 micrometers. The total exposure time was 2.717 sec over 77 frames per movie stack. For the third and fourth grids, movies were obtained at an exposure rate of 30.71 electrons/ Angstrum^2/sec with defocus ranging from -0.5 - -1.6 micrometers. The total exposure time was 2.008 sec over 79 frames per movie stack. Cryo-EM imaging of beta-2AR-Gs + GTP (17 sec) was performed on a Titan Krios equipped with a post-column energy filter, with a magnification of 105,000x in counting mode resulting in a magnified pixel size of 0.8677 Angstrom. Movies were obtained at an exposure rate of 32.46 electrons/Angstrum^2/sec with defocus ranging from -0.4 - -0.9 micrometers. The total exposure time was 1.999 sec over 79 frames per movie stack.

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解析

EMソフトウェア
ID名称カテゴリ詳細
2SerialEM画像取得
9PHENIXモデル精密化
10Cootモデル精密化
12cryoSPARC最終オイラー角割当
13cryoSPARC分類3DVA
14cryoSPARC３次元再構成Local refinement masking out micelle
CTF補正タイプ: NONE
粒子像の選択選択した粒子像数: 19918625
3次元再構成解像度: 3.2 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 255657 / 対称性のタイプ: POINT
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.0036905
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.4539423
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d5.8973
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.041111
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0031182

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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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