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- PDB-8s59: Cryo-EM structure of the active dodecameric Methanosarcina mazei ... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8s59
タイトルCryo-EM structure of the active dodecameric Methanosarcina mazei glutamine synthetase.
要素Glutamine synthetase
キーワードCYTOSOLIC PROTEIN / Glutamine synthetases / nitrogen metabolism / ammonium assimilation / cryo-EM
機能・相同性
機能・相同性情報


glutamine synthetase / glutamine biosynthetic process / glutamine synthetase activity / ATP binding / metal ion binding / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Glutamine synthetase type I / Glutamine synthetase, N-terminal conserved site / Glutamine synthetase signature 1. / Glutamine synthetase, beta-Grasp domain / Glutamine synthetase, glycine-rich site / Glutamine synthetase putative ATP-binding region signature. / Glutamine synthetase (GS) beta-grasp domain profile. / Glutamine synthetase, N-terminal domain superfamily / Glutamine synthetase, catalytic domain / Glutamine synthetase, N-terminal domain ...Glutamine synthetase type I / Glutamine synthetase, N-terminal conserved site / Glutamine synthetase signature 1. / Glutamine synthetase, beta-Grasp domain / Glutamine synthetase, glycine-rich site / Glutamine synthetase putative ATP-binding region signature. / Glutamine synthetase (GS) beta-grasp domain profile. / Glutamine synthetase, N-terminal domain superfamily / Glutamine synthetase, catalytic domain / Glutamine synthetase, N-terminal domain / Glutamine synthetase, catalytic domain / Glutamine synthetase (GS) catalytic domain profile. / Glutamine synthetase, catalytic domain / Glutamine synthetase/guanido kinase, catalytic domain
類似検索 - ドメイン・相同性
2-OXOGLUTARIC ACID / Glutamine synthetase
類似検索 - 構成要素
生物種Methanosarcina mazei Go1 (古細菌)
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: 2.39 Å
データ登録者Kumar, A. / Schuller, J.M. / Schmitz, R.A.
資金援助 ドイツ, 1件
組織認可番号国
German Research Foundation (DFG)Schm1052/20-2 ドイツ
引用
ジャーナル: Elife / 年: 2025
タイトル: 2-oxoglutarate triggers assembly of active dodecameric glutamine synthetase.
著者: Eva Herdering / Tristan Reif-Trauttmansdorff / Anuj Kumar / Tim Habenicht / Georg Hochberg / Stefan Bohn / Jan Schuller / Ruth Anne Schmitz /
要旨: Glutamine synthetases (GS) are central enzymes essential for the nitrogen metabolism across all domains of life. Consequently, they have been extensively studied for more than half a century. Based ...Glutamine synthetases (GS) are central enzymes essential for the nitrogen metabolism across all domains of life. Consequently, they have been extensively studied for more than half a century. Based on the ATP-dependent ammonium assimilation generating glutamine, GS expression and activity are strictly regulated in all organisms. In the methanogenic archaeon , it has been shown that the metabolite 2-oxoglutarate (2-OG) directly induces the GS activity. Besides, modulation of the activity by interaction with small proteins (GlnK and sP26) has been reported. Here, we show that the strong activation of GS (GlnA) by 2-OG is based on the 2-OG dependent dodecamer assembly of GlnA by using mass photometry (MP) and single particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) analysis of purified strep-tagged GlnA. The dodecamer assembly from dimers occurred without any detectable intermediate oligomeric state and was not affected in the presence of GlnK. The 2.39 Å cryo-EM structure of the dodecameric complex in the presence of 12.5 mM 2-OG demonstrated that 2-OG is binding between two monomers. Thereby, 2-OG appears to induce the dodecameric assembly in a cooperative way. Furthermore, the active site is primed by an allosteric interaction cascade caused by 2-OG-binding towards an adaption of an open active state conformation. In the presence of additional glutamine, strong feedback inhibition of GS activity was observed. Since glutamine dependent disassembly of the dodecamer was excluded by MP, feedback inhibition most likely relies on the binding of glutamine to the catalytic site. Based on our findings, we propose that under nitrogen limitation the induction of GS into a catalytically active dodecamer is not affected by GlnK and crucially depends on the presence of 2-OG.
#1: ジャーナル: Elife / 年: 2024
タイトル: Cryo-EM structure of the active dodecameric Methanosarcina mazei glutamine synthetase.
著者: Kumar, A. / Schuller, J.M. / Schmitz, R.A.
履歴
登録2024年2月23日登録サイト: PDBE / 処理サイト: PDBE
改定 1.02025年1月8日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12025年5月14日Group: Data collection / Database references
カテゴリ: citation / citation_author ...citation / citation_author / em_admin / em_imaging
Item: _em_admin.last_update / _em_imaging.nominal_defocus_max / _em_imaging.nominal_defocus_min

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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
O: Glutamine synthetase
D: Glutamine synthetase
A: Glutamine synthetase
B: Glutamine synthetase
C: Glutamine synthetase
L: Glutamine synthetase
M: Glutamine synthetase
P: Glutamine synthetase
Q: Glutamine synthetase
V: Glutamine synthetase
X: Glutamine synthetase
Y: Glutamine synthetase
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)608,05824
ポリマ－606,30412
非ポリマー1,75312
水75,0144164
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, not applicable
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area65350 Å2
ΔGint-236 kcal/mol
Surface area177910 Å2

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要素

#1: タンパク質
Glutamine synthetase / GS / Glutamate--ammonia ligase


分子量: 50525.371 Da / 分子数: 12 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Methanosarcina mazei Go1 (古細菌) / 遺伝子: glnA1, MM_0964 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 参照: UniProt: Q8PY99, glutamine synthetase
#2: 化合物
ChemComp-AKG / 2-OXOGLUTARIC ACID / α-ケトグルタル酸


分子量: 146.098 Da / 分子数: 12 / 由来タイプ: 合成 / 式: C5H6O5 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#3: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 4164 / 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
Has protein modificationN

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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: Glutamine synthetases from Methanosarcina mazei / タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1 / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 55 kDa/nm / 実験値: YES
由来(天然)生物種: Methanosarcina mazei Go1 (古細菌)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
緩衝液pH: 7.5
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
急速凍結凍結剤: ETHANE-PROPANE

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電子顕微鏡撮影

顕微鏡モデル: TFS TALOS
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）: 300 nm
撮影電子線照射量: 55 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON IV (4k x 4k)

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解析

CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
3次元再構成解像度: 2.39 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 800000 / 対称性のタイプ: POINT
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00343872
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.58959352
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d5.3635894
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0446288
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0067788

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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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