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- PDB-8qot: Structure of the mu opioid receptor bound to the antagonist nanob... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8qot
タイトルStructure of the mu opioid receptor bound to the antagonist nanobody NbE
要素
  • Anti-Fab Nanobody
  • Mu-type opioid receptor
  • NabFab HC
  • NabFab LC
  • Nanobody E (NbE)
キーワードMEMBRANE PROTEIN / opioid receptor / nanobody / antagonist / NabFab / MOR
機能・相同性
機能・相同性情報


Opioid Signalling / Peptide ligand-binding receptors / beta-endorphin receptor activity / morphine receptor activity / negative regulation of Wnt protein secretion / negative regulation of cAMP-mediated signaling / G-protein activation / G protein-coupled opioid receptor activity / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / G alpha (i) signalling events ...Opioid Signalling / Peptide ligand-binding receptors / beta-endorphin receptor activity / morphine receptor activity / negative regulation of Wnt protein secretion / negative regulation of cAMP-mediated signaling / G-protein activation / G protein-coupled opioid receptor activity / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / G alpha (i) signalling events / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / negative regulation of nitric oxide biosynthetic process / regulation of NMDA receptor activity / positive regulation of neurogenesis / negative regulation of cytosolic calcium ion concentration / transmission of nerve impulse / G-protein alpha-subunit binding / sensory perception of pain / presynaptic modulation of chemical synaptic transmission / locomotory behavior / G protein-coupled receptor activity / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled receptor signaling pathway / GABA-ergic synapse / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / presynapse / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / perikaryon / positive regulation of ERK1 and ERK2 cascade / endosome / axon / dendrite / membrane / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Mu opioid receptor / Opioid receptor / 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)
類似検索 - ドメイン・相同性
Mu-type opioid receptor
類似検索 - 構成要素
生物種Mus musculus (ハツカネズミ)
Lama glama (ラマ)
synthetic construct (人工物)
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Yu, J. / Kumar, A. / Zhang, X. / Martin, C. / Raia, P. / Manglik, A. / Ballet, S. / Boland, A. / Stoeber, M.
資金援助 スイス, 3件
組織認可番号国
Swiss National Science FoundationTMSGI3_211581 スイス
Swiss National Science Foundation310030_185235 スイス
Swiss National Science FoundationPCEFP3_181282 スイス
引用
ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: Structural basis of μ-opioid receptor targeting by a nanobody antagonist.
著者: Jun Yu / Amit Kumar / Xuefeng Zhang / Charlotte Martin / Kevin Van Holsbeeck / Pierre Raia / Antoine Koehl / Toon Laeremans / Jan Steyaert / Aashish Manglik / Steven Ballet / Andreas Boland / Miriam Stoeber /
要旨: The μ-opioid receptor (μOR), a prototypical G protein-coupled receptor (GPCR), is the target of opioid analgesics such as morphine and fentanyl. Due to the severe side effects of current opioid ...The μ-opioid receptor (μOR), a prototypical G protein-coupled receptor (GPCR), is the target of opioid analgesics such as morphine and fentanyl. Due to the severe side effects of current opioid drugs, there is considerable interest in developing novel modulators of μOR function. Most GPCR ligands today are small molecules, however biologics, including antibodies and nanobodies, represent alternative therapeutics with clear advantages such as affinity and target selectivity. Here, we describe the nanobody NbE, which selectively binds to the μOR and acts as an antagonist. We functionally characterize NbE as an extracellular and genetically encoded μOR ligand and uncover the molecular basis for μOR antagonism by determining the cryo-EM structure of the NbE-μOR complex. NbE displays a unique ligand binding mode and achieves μOR selectivity by interactions with the orthosteric pocket and extracellular receptor loops. Based on a β-hairpin loop formed by NbE that deeply protrudes into the μOR, we design linear and cyclic peptide analogs that recapitulate NbE's antagonism. The work illustrates the potential of nanobodies to uniquely engage with GPCRs and describes lower molecular weight μOR ligands that can serve as a basis for therapeutic developments.
#1: ジャーナル: bioRxiv / 年: 2023
タイトル: Structural Basis of μ-Opioid Receptor-Targeting by a Nanobody Antagonist.
著者: Jun Yu / Amit Kumar / Xuefeng Zhang / Charlotte Martin / Pierre Raia / Antoine Koehl / Toon Laeremans / Jan Steyaert / Aashish Manglik / Steven Ballet / Andreas Boland / Miriam Stoeber /
要旨: The μ-opioid receptor (μOR), a prototypical member of the G protein-coupled receptor (GPCR) family, is the molecular target of opioid analgesics such as morphine and fentanyl. Due to the ...The μ-opioid receptor (μOR), a prototypical member of the G protein-coupled receptor (GPCR) family, is the molecular target of opioid analgesics such as morphine and fentanyl. Due to the limitations and severe side effects of currently available opioid drugs, there is considerable interest in developing novel modulators of μOR function. Most GPCR ligands today are small molecules, however biologics, including antibodies and nanobodies, are emerging as alternative therapeutics with clear advantages such as affinity and target selectivity. Here, we describe the nanobody NbE, which selectively binds to the μOR and acts as an antagonist. We functionally characterize NbE as an extracellular and genetically encoded μOR ligand and uncover the molecular basis for μOR antagonism by solving the cryo-EM structure of the NbE-μOR complex. NbE displays a unique ligand binding mode and achieves μOR selectivity by interactions with the orthosteric pocket and extracellular receptor loops. Based on a β-hairpin loop formed by NbE that deeply inserts into the μOR and centers most binding contacts, we design short peptide analogues that retain μOR antagonism. The work illustrates the potential of nanobodies to uniquely engage with GPCRs and describes novel μOR ligands that can serve as a basis for therapeutic developments.
履歴
登録2023年9月29日登録サイト: PDBE / 処理サイト: PDBE
改定 1.02023年12月27日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12024年10月23日Group: Data collection / Structure summary
カテゴリ: em_admin / pdbx_entry_details / pdbx_modification_feature
Item: _em_admin.last_update
改定 1.22025年1月29日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin / Item: _em_admin.last_update

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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: Mu-type opioid receptor
B: Nanobody E (NbE)
H: NabFab HC
L: NabFab LC
K: Anti-Fab Nanobody


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)143,8835
ポリマ－143,8835
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: gel filtration, not applicable, assay for oligomerization, 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 Mu-type opioid receptor


分子量: 53994.215 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 詳細: MOR-2xSTREP-8xHIS / 由来: (組換発現) Mus musculus (ハツカネズミ) / 遺伝子: Oprm1
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P42866
#2: 抗体 Nanobody E (NbE)


分子量: 18458.662 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 詳細: synthesized nanobody NbE-6xHis / 由来: (組換発現) Lama glama (ラマ) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
#3: 抗体 NabFab HC


分子量: 28220.525 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 詳細: Signal sequence-NabFab HC / 由来: (組換発現) synthetic construct (人工物) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
#4: 抗体 NabFab LC


分子量: 25794.859 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) synthetic construct (人工物) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
#5: 抗体 Anti-Fab Nanobody


分子量: 17414.383 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 詳細: Signal sequence-6xHis Anti-Fab nanobody / 由来: (組換発現) Lama glama (ラマ) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
Has protein modificationY

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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: MOR-NbE-NabFab-AntiFab complex / タイプ: COMPLEX
詳細: Mu-opioid receptor bound to a nanobody antagonist (NbE), and NabFab module used as fiducial marker.
Entity ID: all / 由来: MULTIPLE SOURCES
分子量値: 0.12 MDa
由来(天然)生物種: Mus musculus (ハツカネズミ)
由来(組換発現)生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
緩衝液pH: 7.5
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
120 mMHepesC8H18N2O4S1
2100 mMSodium chlorideNaCl1
30.001 %Lauryl maltose neopentyl glycolC47H88O221
40.0001 %Cholesteryl hemisuccinateC31H50O41
試料濃度: 2.8 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
詳細: MOR receptor was expressed and purified in insect cells in isolation. NbE was expressed and purified in E. coli. NabFab module was expressed and purified in E. coli. All purified components ...詳細: MOR receptor was expressed and purified in insect cells in isolation. NbE was expressed and purified in E. coli. NabFab module was expressed and purified in E. coli. All purified components were incubated and formed readily a stable complex. Final complex was purified over size exclusion chromatography.
試料支持グリッドの材料: GOLD / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: UltrAuFoil R1.2/1.3
急速凍結装置: LEICA EM GP / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 95 % / 凍結前の試料温度: 288 K

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company
顕微鏡モデル: FEI TALOS ARCTICA
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 200 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: BRIGHT FIELD / 倍率（公称値）: 150000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 2000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 600 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: 95 K / 最低温度: 90 K
撮影平均露光時間: 52 sec. / 電子線照射量: 40 e/Å2 / 検出モード: COUNTING
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON III (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 4 / 実像数: 5938
画像スキャン横: 4096 / 縦: 4096

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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
1cryoSPARC3.3.1粒子像選択
2EPU2.13画像取得
4cryoSPARC3.3.1CTF補正
7UCSF Chimera1.17.1モデルフィッティング
9cryoSPARC3.3.1初期オイラー角割当
10cryoSPARC3.3.1最終オイラー角割当
11RELION3分類
12cryoSPARC3.3.1３次元再構成
13PHENIX1.20.1モデル精密化
CTF補正タイプ: NONE
粒子像の選択選択した粒子像数: 6063911
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: 445766 / クラス平均像の数: 1 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築B value: 68 / プロトコル: AB INITIO MODEL / 空間: REAL
原子モデル構築

3D fitting-ID: 1 / Source name: PDB / タイプ: experimental model

IDPDB-IDPDB chain-IDAccession codeChain-IDInitial refinement model-ID
14DKL

4dkl

A4DKLA1
27PHQ

7phq

A7PHQA2
37PHQ

7phq

B7PHQB2
47PHQ

7phq

E7PHQE2
精密化交差検証法: NONE

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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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