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万見
- PDB-8hi4: Cryo-EM structure of the bi-functional malonyl-CoA reductase from... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8hi4
タイトルCryo-EM structure of the bi-functional malonyl-CoA reductase from Roseiflexus castenholzii
要素Short-chain dehydrogenase/reductase SDR
キーワードOXIDOREDUCTASE / The 3-hydroxypropionate cycle / Bifunctional enzyme / Short chain dehydrogenase
機能・相同性
機能・相同性情報


oxidoreductase activity, acting on the CH-OH group of donors, NAD or NADP as acceptor / nucleotide binding
類似検索 - 分子機能
short chain dehydrogenase / PKS_KR / Short-chain dehydrogenase/reductase SDR / NAD(P)-binding Rossmann-like Domain / NAD(P)-binding domain superfamily / Rossmann fold / 3-Layer(aba) Sandwich / Alpha Beta
類似検索 - ドメイン・相同性
Short-chain dehydrogenase/reductase SDR
類似検索 - 構成要素
生物種Roseiflexus castenholzii DSM 13941 (バクテリア)
手法電子顕微鏡法 / 単粒子再構成法 / ネガティブ染色法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.35 Å
データ登録者Zhang, X. / Xu, X. / Xin, J.
資金援助 中国, 1件
組織認可番号国
National Natural Science Foundation of China (NSFC)31870740, 32171227, 31570738 中国
引用ジャーナル: mBio / 年: 2023
タイトル: Structural basis of a bi-functional malonyl-CoA reductase (MCR) from the photosynthetic green non-sulfur bacterium .
著者: Xin Zhang / Jiyu Xin / Zhiguo Wang / Wenping Wu / Yutong Liu / Zhenzhen Min / Yueyong Xin / Bing Liu / Jun He / Xingwei Zhang / Xiaoling Xu /
要旨: Malonyl-CoA reductase (MCR) is a NADPH-dependent bi-functional enzyme that performs alcohol dehydrogenase and aldehyde dehydrogenase (CoA-acylating) activities in the N- and C-terminal fragments, ...Malonyl-CoA reductase (MCR) is a NADPH-dependent bi-functional enzyme that performs alcohol dehydrogenase and aldehyde dehydrogenase (CoA-acylating) activities in the N- and C-terminal fragments, respectively. It catalyzes the two-step reduction of malonyl-CoA to 3-hydroxypropionate (3-HP), a key reaction in the autotrophic CO fixation cycles of green non-sulfur bacteria and the archaea . However, the structural basis underlying substrate selection, coordination, and the subsequent catalytic reactions of full-length MCR is largely unknown. For the first time, we here determined the structure of full-length MCR from the photosynthetic green non-sulfur bacterium (MCR) at 3.35 Å resolution. Furthermore, we determined the crystal structures of the N- and C-terminal fragments bound with reaction intermediates NADP and malonate semialdehyde (MSA) at 2.0 Å and 2.3 Å, respectively, and elucidated the catalytic mechanisms using a combination of molecular dynamics simulations and enzymatic analyses. Full-length MCR was a homodimer of two cross-interlocked subunits, each containing four tandemly arranged short-chain dehydrogenase/reductase (SDR) domains. Only the catalytic domains SDR1 and SDR3 incorporated additional secondary structures that changed with NADP-MSA binding. The substrate, malonyl-CoA, was immobilized in the substrate-binding pocket of SDR3 through coordination with Arg1164 and Arg799 of SDR4 and the extra domain, respectively. Malonyl-CoA was successively reduced through protonation by the Tyr743-Arg746 pair in SDR3 and the catalytic triad (Thr165-Tyr178-Lys182) in SDR1 after nucleophilic attack from NADPH hydrides. IMPORTANCE The bi-functional MCR catalyzes NADPH-dependent reduction of malonyl-CoA to 3-HP, an important metabolic intermediate and platform chemical, from biomass. The individual MCR-N and MCR-C fragments, which contain the alcohol dehydrogenase and aldehyde dehydrogenase (CoA-acylating) activities, respectively, have previously been structurally investigated and reconstructed into a malonyl-CoA pathway for the biosynthetic production of 3-HP. However, no structural information for full-length MCR has been available to illustrate the catalytic mechanism of this enzyme, which greatly limits our capacity to increase the 3-HP yield of recombinant strains. Here, we report the cryo-electron microscopy structure of full-length MCR for the first time and elucidate the mechanisms underlying substrate selection, coordination, and catalysis in the bi-functional MCR. These findings provide a structural and mechanistic basis for enzyme engineering and biosynthetic applications of the 3-HP carbon fixation pathways.
履歴
登録2022年11月18日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBJ
改定 1.02023年5月31日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12023年6月28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_CSD / _citation.journal_id_ISSN / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation.year
改定 1.22023年9月13日Group: Data collection / Database references
カテゴリ: chem_comp_atom / chem_comp_bond ...chem_comp_atom / chem_comp_bond / citation / citation_author
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID
改定 1.32023年9月20日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
Item: _citation.page_first / _citation.page_last ..._citation.page_first / _citation.page_last / _citation.title / _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
A: Short-chain dehydrogenase/reductase SDR
B: Short-chain dehydrogenase/reductase SDR


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)268,5372
ポリマ－268,5372
非ポリマー00
水00
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551

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要素

#1: タンパク質 Short-chain dehydrogenase/reductase SDR


分子量: 134268.375 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現
詳細: F269L is a natural mutation occurred during recombinant expression of the protein
由来: (組換発現) Roseiflexus castenholzii DSM 13941 (バクテリア)
遺伝子: Rcas_2929 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: A7NN59

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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: Malonyl-coenzyme A reductase/Malonate semialdehyde reductase/Short-chain dehydrogenase
タイプ: COMPLEX
詳細: The full-length MCR is a homodimer both in solution and cryo-EM structure.
Entity ID: all / 由来: RECOMBINANT
分子量実験値: NO
由来(天然)生物種: Roseiflexus castenholzii DSM 13941 (バクテリア)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
緩衝液pH: 8
試料濃度: 0.3 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: YES / 凍結: YES
染色タイプ: NEGATIVE / 染色剤: Uranyl Acetate
急速凍結凍結剤: ETHANE

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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）: 1800 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1300 nm
撮影電子線照射量: 60 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k)

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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_refinedev_4746精密化
PHENIXdev_4746精密化
CTF補正タイプ: NONE
3次元再構成解像度: 3.35 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 1766605 / 対称性のタイプ: POINT
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: 41.43 Å2
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00317823
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.63224289
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d4.1492587
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0422843
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0063221

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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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