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- PDB-8hi6: Crystal structure of the NADP+ and MSA bound N terminal domain of... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8hi6
タイトルCrystal structure of the NADP+ and MSA bound N terminal domain of 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 / Short chain dehydrogenase
機能・相同性
機能・相同性情報


fatty acid elongation / 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 domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
3-oxidanylidenepropanoic acid / NADP NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE / 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X線回折 / シンクロトロン / 分子置換 / 解像度: 2 Å
データ登録者Zhang, X. / Wu, W.P. / Xu, X.
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
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)64,2783
ポリマ－63,4471
非ポリマー8312
水4,071226
1
A: Short-chain dehydrogenase/reductase SDR
ヘテロ分子

A: Short-chain dehydrogenase/reductase SDR
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)128,5576
ポリマ－126,8942
非ポリマー1,6634
水362
タイプ名称対称操作数
identity operation1_555x,y,z1
crystal symmetry operation10_665-y+1,-x+1,-z+1/61
Buried area6030 Å2
ΔGint-17 kcal/mol
Surface area38900 Å2
手法PISA
単位格子
Length a, b, c (Å)98.190, 98.190, 333.540
Angle α, β, γ (deg.)90.000, 90.000, 120.000
Int Tables number179
Space group name H-MP6522

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要素

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


分子量: 63446.832 Da / 分子数: 1 / 断片: N terminal domain / 由来タイプ: 組換発現
詳細: His573-His578 are expression tag used for purification of the target protein
由来: (組換発現) Roseiflexus castenholzii DSM 13941 (バクテリア)
株: DSM 13941 / HLO8 / 遺伝子: Rcas_2929 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: A7NN59
#2: 化合物 ChemComp-FK2 / 3-oxidanylidenepropanoic acid / マロンアルデヒド酸


分子量: 88.062 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C3H4O3 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#3: 化合物 ChemComp-NAP / NADP NICOTINAMIDE-ADENINE-DINUCLEOTIDE PHOSPHATE / 2'-MONOPHOSPHOADENOSINE 5'-DIPHOSPHORIBOSE


分子量: 743.405 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C21H28N7O17P3 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#4: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 226 / 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Y

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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: 3.66 Å3/Da / 溶媒含有率: 66.37 %
結晶化温度: 289 K / 手法: 蒸気拡散法, ハンギングドロップ法
詳細: 1 M sodium malonate pH 5.0, 0.1 M sodium acetate trihydrate pH 4.5, and 3% PEG 20,000

-
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: SSRF / ビームライン: BL10U2 / 波長: 0.97915 Å
検出器タイプ: DECTRIS EIGER X 16M / 検出器: PIXEL / 日付: 2021年10月30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: 0.97915 Å / 相対比: 1
反射解像度: 2→44.91 Å / Num. obs: 65288 / % possible obs: 99.92 % / 冗長度: 38 % / CC1/2: 0.999 / Net I/σ(I): 19.95
反射 シェル解像度: 2→2.03 Å / Num. unique obs: 2754 / CC1/2: 0.813

-
解析

ソフトウェア
名称バージョン分類
PHENIX1.19.2_4158精密化
PDB_EXTRACT3.27データ抽出
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: 8HI4

8hi4


解像度: 2→44.91 Å / SU ML: 0.18 / 交差検証法: THROUGHOUT / σ(F): 1.34 / 位相誤差: 20.08 / 立体化学のターゲット値: ML
Rfactor反射数%反射
Rfree0.2071 3256 4.99 %
Rwork0.1932 62033 -
obs0.1939 65288 99.92 %
溶媒の処理減衰半径: 0.9 Å / VDWプローブ半径: 1.11 Å / 溶媒モデル: FLAT BULK SOLVENT MODEL
原子変位パラメータBiso max: 80.5 Å2 / Biso mean: 32.1632 Å2 / Biso min: 16.52 Å2
精密化ステップサイクル: final / 解像度: 2→44.91 Å
タンパク質核酸リガンド溶媒全体
原子数4065 0 79 226 4370
Biso mean--20.58 36.03 -
残基数----534
LS精密化 シェル

Refine-ID: X-RAY DIFFRACTION / Rfactor Rfree error: 0 / Total num. of bins used: 23

解像度 (Å)Rfactor RfreeNum. reflection RfreeRfactor RworkNum. reflection RworkNum. reflection all% reflection obs (%)
2-2.030.29821250.252326292754100
2.03-2.060.28611440.239526242768100
2.06-2.10.23821410.222326612802100
2.1-2.130.25951440.218926352779100
2.13-2.170.21441350.213126392774100
2.17-2.210.22711480.210626232771100
2.21-2.260.21561170.214626722789100
2.26-2.310.24721240.21726612785100
2.31-2.360.23731530.212426752828100
2.36-2.420.23981360.208626492785100
2.42-2.480.24231460.207226512797100
2.48-2.560.24461470.193326612808100
2.56-2.640.24471610.204826652826100
2.64-2.730.22181500.206826852835100
2.73-2.840.22351400.199926702810100
2.84-2.970.24141290.209527292858100
2.97-3.130.24421450.210126862831100
3.13-3.330.24971350.200427122847100
3.33-3.580.21111360.193827422878100
3.58-3.940.19671400.173727612901100
3.94-4.510.15381610.157527582919100
4.51-5.680.15811560.169428142970100
5.68-44.910.1621430.18513031317499

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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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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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