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- PDB-8t7e: Cryo-EM structure of the Backtracking Initiation Complex (VII) of... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8t7e
タイトルCryo-EM structure of the Backtracking Initiation Complex (VII) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
要素
  • DNA polymerase subunit gamma-1
  • DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrial
  • Mismatched Primer DNA
  • Template DNA
キーワードTransferase/DNA / Mitochondrial DNA Polymerase / DNA Proofreading / Backtracking / Mismatch repair / REPLICATION / Transferase-DNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


gamma DNA polymerase complex / mitochondrial DNA replication / positive regulation of DNA-directed DNA polymerase activity / DNA replication proofreading / single-stranded DNA 3'-5' DNA exonuclease activity / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素; 5'-リン酸モノエステル産生エンドデオキシリボヌクレアーゼ / DNA metabolic process / DNA polymerase processivity factor activity / mitochondrial nucleoid / 付加脱離酵素（リアーゼ）; 炭素-酸素リアーゼ類; その他の炭素-酸素リアーゼ ...gamma DNA polymerase complex / mitochondrial DNA replication / positive regulation of DNA-directed DNA polymerase activity / DNA replication proofreading / single-stranded DNA 3'-5' DNA exonuclease activity / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素; 5'-リン酸モノエステル産生エンドデオキシリボヌクレアーゼ / DNA metabolic process / DNA polymerase processivity factor activity / mitochondrial nucleoid / 付加脱離酵素（リアーゼ）; 炭素-酸素リアーゼ類; その他の炭素-酸素リアーゼ / 5'-deoxyribose-5-phosphate lyase activity / DNA polymerase binding / base-excision repair, gap-filling / 3'-5' exonuclease activity / base-excision repair / Transcriptional activation of mitochondrial biogenesis / DNA-templated DNA replication / double-stranded DNA binding / protease binding / in utero embryonic development / DNA-directed DNA polymerase / DNA-directed DNA polymerase activity / mitochondrial matrix / intracellular membrane-bounded organelle / chromatin binding / protein-containing complex / mitochondrion / DNA binding / identical protein binding / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
DNA-directed DNA-polymerase, family A, mitochondria / DNA mitochondrial polymerase, exonuclease domain / : / DNA mitochondrial polymerase exonuclease domain / POLG2, C-terminal / Glycyl-tRNA synthetase/DNA polymerase subunit gamma-2 / Anticodon-binding / Anticodon binding domain / DNA-directed DNA polymerase, family A, conserved site / DNA polymerase family A signature. ...DNA-directed DNA-polymerase, family A, mitochondria / DNA mitochondrial polymerase, exonuclease domain / : / DNA mitochondrial polymerase exonuclease domain / POLG2, C-terminal / Glycyl-tRNA synthetase/DNA polymerase subunit gamma-2 / Anticodon-binding / Anticodon binding domain / DNA-directed DNA polymerase, family A, conserved site / DNA polymerase family A signature. / Anticodon-binding domain superfamily / DNA-directed DNA polymerase, family A, palm domain / DNA polymerase A domain / Class II Aminoacyl-tRNA synthetase/Biotinyl protein ligase (BPL) and lipoyl protein ligase (LPL) / Ribonuclease H-like superfamily / DNA/RNA polymerase superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA / DNA (> 10) / DNA polymerase subunit gamma-1 / DNA polymerase subunit gamma-2
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
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: 3.08 Å
データ登録者Nayak, A.R. / Buchel, G. / Herbine, K.H. / Sarfallah, A. / Sokolova, V.O. / Zamudio-Ochoa, A. / Temiakov, D.
資金援助 米国, 1件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)NIH GM131832 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: Structural basis for DNA proofreading.
著者: Gina Buchel / Ashok R Nayak / Karl Herbine / Azadeh Sarfallah / Viktoriia O Sokolova / Angelica Zamudio-Ochoa / Dmitry Temiakov /
要旨: DNA polymerase (DNAP) can correct errors in DNA during replication by proofreading, a process critical for cell viability. However, the mechanism by which an erroneously incorporated base ...DNA polymerase (DNAP) can correct errors in DNA during replication by proofreading, a process critical for cell viability. However, the mechanism by which an erroneously incorporated base translocates from the polymerase to the exonuclease site and the corrected DNA terminus returns has remained elusive. Here, we present an ensemble of nine high-resolution structures representing human mitochondrial DNA polymerase Gamma, Polγ, captured during consecutive proofreading steps. The structures reveal key events, including mismatched base recognition, its dissociation from the polymerase site, forward translocation of DNAP, alterations in DNA trajectory, repositioning and refolding of elements for primer separation, DNAP backtracking, and displacement of the mismatched base into the exonuclease site. Altogether, our findings suggest a conserved 'bolt-action' mechanism of proofreading based on iterative cycles of DNAP translocation without dissociation from the DNA, facilitating primer transfer between catalytic sites. Functional assays and mutagenesis corroborate this mechanism, connecting pathogenic mutations to crucial structural elements in proofreading steps.
履歴
登録2023年6月20日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02024年1月10日Provider: repository / タイプ: Initial release

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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: DNA polymerase subunit gamma-1
B: DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrial
C: DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrial
P: Mismatched Primer DNA
T: Template DNA


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)263,8165
ポリマ－263,8165
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: 電子顕微鏡法, not applicable
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 DNA polymerase subunit gamma-1 / Mitochondrial DNA polymerase catalytic subunit / PolG-alpha


分子量: 139730.703 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: POLG, MDP1, POLG1, POLGA / プラスミド: pFastBac1 / 細胞株 (発現宿主): Sf9
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
組織 (発現宿主): Ovary / 参照: UniProt: P54098, DNA-directed DNA polymerase
#2: タンパク質 DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrial / DNA polymerase gamma accessory 55 kDa subunit / p55 / Mitochondrial DNA polymerase accessory ...DNA polymerase gamma accessory 55 kDa subunit / p55 / Mitochondrial DNA polymerase accessory subunit / MtPolB / PolG-beta


分子量: 54991.000 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: POLG2, MTPOLB / プラスミド: pProEX / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌) / 株 (発現宿主): BL21 Codonplus (DE3) - RIPL / 参照: UniProt: Q9UHN1, DNA-directed DNA polymerase
#3: DNA鎖 Mismatched Primer DNA


分子量: 6209.018 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物)
#4: DNA鎖 Template DNA


分子量: 7894.083 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物)

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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: Cryo-EM map of the Backtracking Initiation Complex (VII) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
タイプ: COMPLEX
詳細: Human mitochondrial DNA polymerase PolG (wild type) assembled on a DNA-DNA scaffold
Entity ID: all / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.362 MDa / 実験値: YES
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
由来(組換発現)生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
緩衝液pH: 7.9
詳細: 10 mM Tris, pH 7.9, 100 mM NaCl, 10 mM DTT, and 2 mM MgCl2
試料濃度: 0.52 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
詳細: 2 uM complex of the wild type PolG and DNA-DNA scaffold containing a mismatched base
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: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 277 K

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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 / 倍率（公称値）: 105000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 18000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 500 nm / Cs: 2.7 mm
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
撮影電子線照射量: 70 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 撮影したグリッド数: 2 / 実像数: 10572
電子光学装置エネルギーフィルタースリット幅: 20 eV

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解析

EMソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.21rc1_4985: / カテゴリ: モデル精密化
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 14667792
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 3.08 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 494098 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: FLEXIBLE FIT / 空間: REAL
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00414700
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d1.06920088
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d17.4772202
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0552185
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0072451

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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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  • 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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