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- PDB-8ti1: Cryo-EM structure of a SUR1/Kir6.2-Q52R ATP-sensitive potassium c... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8ti1
タイトルCryo-EM structure of a SUR1/Kir6.2-Q52R ATP-sensitive potassium channel in the presence of PIP2 in the open conformation
要素
  • ATP-sensitive inward rectifier potassium channel 11
  • SUR1
キーワードTRANSPORT PROTEIN / ATP-sensitive potassium channel / KATP channel / SUR1 / Kir6.2-Q52R / potassium transport / metabolic sensor / diabetes / phospholipid binding / PIP2
機能・相同性
機能・相同性情報


Regulation of insulin secretion / ATP sensitive Potassium channels / ABC-family proteins mediated transport / response to resveratrol / ATP-activated inward rectifier potassium channel activity / inward rectifying potassium channel / sulfonylurea receptor activity / cell body fiber / ventricular cardiac muscle tissue development / CAMKK-AMPK signaling cascade ...Regulation of insulin secretion / ATP sensitive Potassium channels / ABC-family proteins mediated transport / response to resveratrol / ATP-activated inward rectifier potassium channel activity / inward rectifying potassium channel / sulfonylurea receptor activity / cell body fiber / ventricular cardiac muscle tissue development / CAMKK-AMPK signaling cascade / voltage-gated monoatomic ion channel activity involved in regulation of presynaptic membrane potential / ATPase-coupled monoatomic cation transmembrane transporter activity / inward rectifier potassium channel activity / regulation of monoatomic ion transmembrane transport / nervous system process / inorganic cation transmembrane transport / response to stress / ankyrin binding / Ion homeostasis / response to ATP / action potential / potassium ion import across plasma membrane / response to testosterone / voltage-gated potassium channel activity / intercalated disc / axolemma / ABC-type transporter activity / negative regulation of insulin secretion / cellular response to nutrient levels / heat shock protein binding / T-tubule / potassium ion transmembrane transport / regulation of insulin secretion / acrosomal vesicle / regulation of membrane potential / determination of adult lifespan / response to ischemia / positive regulation of protein localization to plasma membrane / cellular response to glucose stimulus / potassium ion transport / sarcolemma / cellular response to nicotine / glucose metabolic process / cellular response to tumor necrosis factor / response to estradiol / nuclear envelope / presynaptic membrane / transmembrane transporter binding / response to hypoxia / endosome / response to xenobiotic stimulus / neuronal cell body / glutamatergic synapse / apoptotic process / ATP hydrolysis activity / protein-containing complex / ATP binding / plasma membrane / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Potassium channel, inwardly rectifying, Kir6.2 / ATP-binding cassette subfamily C member 8 / Sulphonylurea receptor / Potassium channel, inwardly rectifying, transmembrane domain / Inward rectifier potassium channel transmembrane domain / Potassium channel, inwardly rectifying, Kir, cytoplasmic / Potassium channel, inwardly rectifying, Kir / Inward rectifier potassium channel, C-terminal / Inward rectifier potassium channel C-terminal domain / : ...Potassium channel, inwardly rectifying, Kir6.2 / ATP-binding cassette subfamily C member 8 / Sulphonylurea receptor / Potassium channel, inwardly rectifying, transmembrane domain / Inward rectifier potassium channel transmembrane domain / Potassium channel, inwardly rectifying, Kir, cytoplasmic / Potassium channel, inwardly rectifying, Kir / Inward rectifier potassium channel, C-terminal / Inward rectifier potassium channel C-terminal domain / : / ABC transporter transmembrane region / ABC transporter type 1, transmembrane domain / ABC transporter integral membrane type-1 fused domain profile. / ABC transporter type 1, transmembrane domain superfamily / ABC transporter-like, conserved site / ABC transporters family signature. / ABC transporter / ABC transporter-like, ATP-binding domain / ATP-binding cassette, ABC transporter-type domain profile. / Immunoglobulin E-set / ATPases associated with a variety of cellular activities / AAA+ ATPase domain / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
: / Chem-P5S / DI-PALMITOYL-3-SN-PHOSPHATIDYLETHANOLAMINE / Chem-PT5 / SUR1 / ATP-sensitive inward rectifier potassium channel 11
類似検索 - 構成要素
生物種Rattus norvegicus (ドブネズミ)
Mesocricetus auratus (ネズミ)
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: 2.9 Å
データ登録者Driggers, C.M. / Shyng, S.-L.
資金援助 米国, 2件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease (NIH/NIDDK)DK066485 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM129547 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: Structure of an open K channel reveals tandem PIP binding sites mediating the Kir6.2 and SUR1 regulatory interface.
著者: Camden M Driggers / Yi-Ying Kuo / Phillip Zhu / Assmaa ElSheikh / Show-Ling Shyng /
要旨: ATP-sensitive potassium (K) channels, composed of four pore-lining Kir6.2 subunits and four regulatory sulfonylurea receptor 1 (SUR1) subunits, control insulin secretion in pancreatic β-cells. K ...ATP-sensitive potassium (K) channels, composed of four pore-lining Kir6.2 subunits and four regulatory sulfonylurea receptor 1 (SUR1) subunits, control insulin secretion in pancreatic β-cells. K channel opening is stimulated by PIP and inhibited by ATP. Mutations that increase channel opening by PIP reduce ATP inhibition and cause neonatal diabetes. Although considerable evidence has implicated a role for PIP in K channel function, previously solved open-channel structures have lacked bound PIP, and mechanisms by which PIP regulates K channels remain unresolved. Here, we report the cryoEM structure of a K channel harboring the neonatal diabetes mutation Kir6.2-Q52R, in the open conformation, bound to amphipathic molecules consistent with natural C18:0/C20:4 long-chain PI(4,5)P at two adjacent binding sites between SUR1 and Kir6.2. The canonical PIP binding site is conserved among PIP-gated Kir channels. The non-canonical PIP binding site forms at the interface of Kir6.2 and SUR1. Functional studies demonstrate both binding sites determine channel activity. Kir6.2 pore opening is associated with a twist of the Kir6.2 cytoplasmic domain and a rotation of the N-terminal transmembrane domain of SUR1, which widens the inhibitory ATP binding pocket to disfavor ATP binding. The open conformation is particularly stabilized by the Kir6.2-Q52R residue through cation-π bonding with SUR1-W51. Together, these results uncover the cooperation between SUR1 and Kir6.2 in PIP binding and gating, explain the antagonistic regulation of K channels by PIP and ATP, and provide a putative mechanism by which Kir6.2-Q52R stabilizes an open channel to cause neonatal diabetes.
履歴
登録2023年7月18日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02024年4月3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: ATP-sensitive inward rectifier potassium channel 11
E: SUR1
B: ATP-sensitive inward rectifier potassium channel 11
C: ATP-sensitive inward rectifier potassium channel 11
D: ATP-sensitive inward rectifier potassium channel 11
H: SUR1
G: SUR1
F: SUR1
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)902,47236
ポリマ－883,9508
非ポリマー18,52228
水25214
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

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要素

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タンパク質 , 2種, 8分子 ABCDEHGF

#1: タンパク質
ATP-sensitive inward rectifier potassium channel 11 / BIR / Inward rectifier K(+) channel Kir6.2 / Potassium channel / inwardly rectifying subfamily J member 11


分子量: 43690.828 Da / 分子数: 4 / 変異: Q52R / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Rattus norvegicus (ドブネズミ) / Cell: Beta cell / 遺伝子: Kcnj11 / 器官: Pancreas / 細胞株 (発現宿主): COS-M6 (RRID:CVCL_8561) / 発現宿主: Chlorocebus aethiops (ミドリザル) / 参照: UniProt: P70673
#2: タンパク質
SUR1


分子量: 177296.578 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Mesocricetus auratus (ネズミ) / 細胞株 (発現宿主): COS-M6 (RRID:CVCL_8561) / 発現宿主: Chlorocebus aethiops (ミドリザル) / 参照: UniProt: A0A1S4NYG1

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糖 , 1種, 4分子

#7: 糖
ChemComp-NAG / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-acetyl-beta-D-glucosamine / 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-D-glucose / 2-acetamido-2-deoxy-glucose / N-ACETYL-D-GLUCOSAMINE / N-アセチル-β-D-グルコサミン


タイプ: D-saccharide, beta linking / 分子量: 221.208 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 合成 / 式: C8H15NO6
識別子タイププログラム
DGlcpNAcbCONDENSED IUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0
N-acetyl-b-D-glucopyranosamineCOMMON NAMEGMML 1.0
b-D-GlcpNAcIUPAC CARBOHYDRATE SYMBOLPDB-CARE 1.0
GlcNAcSNFG CARBOHYDRATE SYMBOLGMML 1.0

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非ポリマー , 5種, 38分子

#3: 化合物
ChemComp-PT5 / [(2R)-1-octadecanoyloxy-3-[oxidanyl-[(1R,2R,3S,4R,5R,6S)-2,3,6-tris(oxidanyl)-4,5-diphosphonooxy-cyclohexyl]oxy-phospho ryl]oxy-propan-2-yl] (8Z)-icosa-5,8,11,14-tetraenoate / Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate / PtdIns(4,5)P2


分子量: 1047.088 Da / 分子数: 8 / 由来タイプ: 合成 / 式: C47H85O19P3 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: リン脂質*YM
#4: 化合物
ChemComp-K / POTASSIUM ION / カリウムカチオン


分子量: 39.098 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 合成 / 式: K
#5: 化合物
ChemComp-PEF / DI-PALMITOYL-3-SN-PHOSPHATIDYLETHANOLAMINE / 3-[AMINOETHYLPHOSPHORYL]-[1,2-DI-PALMITOYL]-SN-GLYCEROL / DPPE


分子量: 691.959 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 合成 / 式: C37H74NO8P / コメント: リン脂質*YM
#6: 化合物
ChemComp-P5S / O-[(R)-{[(2R)-2,3-bis(octadecanoyloxy)propyl]oxy}(hydroxy)phosphoryl]-L-serine / phosphatidyl serine / O-(1-O,2-O-ジステアロイル-L-グリセロ-3-ホスホ)セリン


分子量: 792.075 Da / 分子数: 8 / 由来タイプ: 合成 / 式: C42H82NO10P
#8: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 14 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O

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詳細

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: 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: Kir6.2-Q52R/SUR1 open channel / タイプ: COMPLEX
詳細: Kir6.2-Q52R/SUR1 open KATP channel in the open conformation in complex with PIP2 and other phospholipids
Entity ID: #1-#2 / 由来: MULTIPLE SOURCES
分子量値: 0.880 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Rattus norvegicus (ドブネズミ)
由来(組換発現)生物種: Chlorocebus aethiops (ミドリザル) / 細胞: COS-M6 cells / プラスミド: recombinant adenovirus
緩衝液pH: 7.4 / 詳細: MSB with digitonin and PIP2
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
1200 mMsodium chlorideNaCl1
2100 mMpotassium chlorideKCl1
350 mMHEPES pH 7.51
41 mMbrain Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate1
50.05 %digitonin1
試料濃度: 0.15 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
詳細: 3 microliters of purified Kir6.2-Q52R/FLAG-SUR1 was loaded onto Quantifoil R 1.2/1.3 Au 300 grids prepared with a fresh Graphene Oxide surface
試料支持詳細: The grid was prepared with a Graphene Oxide coating before use.
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: Quantifoil R1.2/1.3
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK III / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 279 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
詳細: Titan Krios #3 at the Pacific Northwest National Lab
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 300 kV / 照射モード: SPOT SCAN
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）: 2500 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1000 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
撮影平均露光時間: 2.2 sec. / 電子線照射量: 55 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: 3 / 実像数: 5241

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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
1cryoSPARC4.2.1粒子像選択
4cryoSPARC4.2.1CTF補正
7Cootモデルフィッティング
9PHENIXモデル精密化
10cryoSPARC4.2.1初期オイラー角割当
11cryoSPARC4.2.1最終オイラー角割当
12cryoSPARC4.2.1分類
13cryoSPARC4.2.1３次元再構成
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: 14115
対称性点対称性: C4 (4回回転対称)
3次元再構成解像度: 2.9 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 14115 / クラス平均像の数: 1 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: FLEXIBLE FIT
原子モデル構築PDB-ID: 6BAA

6baa


Accession code: 6BAA / Source name: PDB / タイプ: experimental model
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00251164
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.43269844
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d11.28317032
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0398516
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0038772

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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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