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万見
- PDB-8yel: Cryo-EM structure of the channelrhodopsin GtCCR4 -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8yel
タイトルCryo-EM structure of the channelrhodopsin GtCCR4
要素Cation channel rhodopsin 4
キーワードMEMBRANE PROTEIN / Microbial rhodopsin
機能・相同性Bacteriorhodopsin-like protein / Archaeal/bacterial/fungal rhodopsins / Bacteriorhodopsin-like protein / membrane / 1,2-DIACYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / RETINAL / Cation channel rhodopsin 4
機能・相同性情報
生物種Guillardia theta (クリプト藻（ヌクレオモルフ）)
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: 2.71 Å
データ登録者Tanaka, T. / Iida, W. / Sano, F.K. / Oda, K. / Shihoya, W. / Nureki, O.
資金援助 日本, 8件
組織認可番号国
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)22KJ0577 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)19H05777 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)22K19371 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)22H02751 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)21H05037 日本
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP233fa627001 日本
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP23ama121002 日本
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP23ama121012 日本
引用ジャーナル: Mol Cell / 年: 2024
タイトル: The high-light-sensitivity mechanism and optogenetic properties of the bacteriorhodopsin-like channelrhodopsin GtCCR4.
著者: Tatsuki Tanaka / Shoko Hososhima / Yo Yamashita / Teppei Sugimoto / Toshiki Nakamura / Shunta Shigemura / Wataru Iida / Fumiya K Sano / Kazumasa Oda / Takayuki Uchihashi / Kota Katayama / ...著者: Tatsuki Tanaka / Shoko Hososhima / Yo Yamashita / Teppei Sugimoto / Toshiki Nakamura / Shunta Shigemura / Wataru Iida / Fumiya K Sano / Kazumasa Oda / Takayuki Uchihashi / Kota Katayama / Yuji Furutani / Satoshi P Tsunoda / Wataru Shihoya / Hideki Kandori / Osamu Nureki /
要旨: Channelrhodopsins are microbial light-gated ion channels that can control the firing of neurons in response to light. Among several cation channelrhodopsins identified in Guillardia theta (GtCCRs), ...Channelrhodopsins are microbial light-gated ion channels that can control the firing of neurons in response to light. Among several cation channelrhodopsins identified in Guillardia theta (GtCCRs), GtCCR4 has higher light sensitivity than typical channelrhodopsins. Furthermore, GtCCR4 shows superior properties as an optogenetic tool, such as minimal desensitization. Our structural analyses of GtCCR2 and GtCCR4 revealed that GtCCR4 has an outwardly bent transmembrane helix, resembling the conformation of activated G-protein-coupled receptors. Spectroscopic and electrophysiological comparisons suggested that this helix bend in GtCCR4 omits channel recovery time and contributes to high light sensitivity. An electrophysiological comparison of GtCCR4 and the well-characterized optogenetic tool ChRmine demonstrated that GtCCR4 has superior current continuity and action-potential spike generation with less invasiveness in neurons. We also identified highly active mutants of GtCCR4. These results shed light on the diverse structures and dynamics of microbial rhodopsins and demonstrate the strong optogenetic potential of GtCCR4.
履歴
登録2024年2月22日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBJ
改定 1.02024年9月4日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12024年9月18日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Item: _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title ..._citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID / _citation_author.name / _em_admin.last_update
改定 1.22024年10月2日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / em_admin
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _em_admin.last_update
改定 1.32024年11月6日Group: Data collection / Structure summary
カテゴリ: em_admin / pdbx_entry_details / pdbx_modification_feature
Item: _em_admin.last_update / _pdbx_entry_details.has_protein_modification

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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: Cation channel rhodopsin 4
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)48,5895
ポリマ－45,9341
非ポリマー2,6554
水1629
1
A: Cation channel rhodopsin 4
ヘテロ分子

A: Cation channel rhodopsin 4
ヘテロ分子

A: Cation channel rhodopsin 4
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)145,76615
ポリマ－137,8013
非ポリマー7,96512
水543
タイプ名称対称操作数
identity operation1_555x,y,z1
point symmetry operation2
非結晶学的対称性 (NCS)NCS oper:
IDCodeMatrixベクター
1given(1), (1), (1)
2generate(-0.5, -0.866025), (0.866025, -0.5), (1)314.20816, 84.19182
3generate(-0.5, 0.866025), (-0.866025, -0.5), (1)84.19182, 314.20816

-
要素

#1: タンパク質 Cation channel rhodopsin 4


分子量: 45933.734 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Guillardia theta (クリプト藻（ヌクレオモルフ）)
遺伝子: CCR4
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: A0A3G1I4H9
#2: 化合物 ChemComp-RET / RETINAL / 7-cis-レチナ-ル


分子量: 284.436 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C20H28O / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#3: 化合物 ChemComp-PC1 / 1,2-DIACYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / 3-SN-PHOSPHATIDYLCHOLINE


分子量: 790.145 Da / 分子数: 3 / 由来タイプ: 合成 / 式: C44H88NO8P / コメント: リン脂質*YM
#4: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 9 / 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 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: GtCCR4 / タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1 / 由来: RECOMBINANT
分子量実験値: NO
由来(天然)生物種: Guillardia theta (クリプト藻（ヌクレオモルフ）)
由来(組換発現)生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
緩衝液pH: 8
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
120 mMTris(hydroxymethyl)aminomethaneC4H11NO31
2150 mMSodium chlorideNaCl1
32 mMDithiothreitolC4H10O2S21
40.01 %DigitoninC56H92O291
試料濃度: 5 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES / 詳細: The protein was reconstituted in lipid nanodiscs.
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: Quantifoil 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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 1600 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 600 nm
撮影平均露光時間: 2 sec. / 電子線照射量: 50 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 16366

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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
1cryoSPARC3.3.2粒子像選択
4cryoSPARC3.3.2CTF補正
7MOLREPモデルフィッティング
9PHENIXモデル精密化
10Servalcatモデル精密化
11cryoSPARC3.3.2初期オイラー角割当
12cryoSPARC3.3.2最終オイラー角割当
13cryoSPARC3.3.2分類
14cryoSPARC3.3.2３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: 5403048
3次元再構成解像度: 2.71 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 581115 / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 詳細: With C3 symmetry / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: RIGID BODY FIT / 空間: REAL
原子モデル構築Source name: AlphaFold / タイプ: in silico model
精密化解像度: 2.71→2.71 Å / Cor.coef. Fo:Fc: 0.83 / SU B: 2.676 / SU ML: 0.085 / ESU R: 0.103
立体化学のターゲット値: MAXIMUM LIKELIHOOD WITH PHASES
詳細: HYDROGENS HAVE BEEN ADDED IN THE RIDING POSITIONS
Rfactor反射数%反射
Rwork0.45849 --
obs0.45849 189241 100 %
溶媒の処理溶媒モデル: PARAMETERS FOR MASK CACLULATION
原子変位パラメータBiso mean: 76.494 Å2
精密化ステップサイクル: 1 / 合計: 2277
拘束条件
Refine-IDタイプDev idealDev ideal target数
ELECTRON MICROSCOPYr_bond_refined_d0.0060.0132336
ELECTRON MICROSCOPYr_bond_other_d0.030.0172263
ELECTRON MICROSCOPYr_angle_refined_deg1.1331.6383157
ELECTRON MICROSCOPYr_angle_other_deg1.4961.5625202
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_1_deg4.2875263
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_2_deg34.08121.091110
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_3_deg18.90415345
ELECTRON MICROSCOPYr_dihedral_angle_4_deg24.024158
ELECTRON MICROSCOPYr_chiral_restr0.0640.2279
ELECTRON MICROSCOPYr_gen_planes_refined0.0040.022507
ELECTRON MICROSCOPYr_gen_planes_other0.0020.02572
ELECTRON MICROSCOPYr_nbd_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_nbd_other
ELECTRON MICROSCOPYr_nbtor_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_nbtor_other
ELECTRON MICROSCOPYr_xyhbond_nbd_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_xyhbond_nbd_other
ELECTRON MICROSCOPYr_metal_ion_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_metal_ion_other
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_vdw_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_vdw_other
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_hbond_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_hbond_other
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_metal_ion_refined
ELECTRON MICROSCOPYr_symmetry_metal_ion_other
ELECTRON MICROSCOPYr_mcbond_it1.3177.8631058
ELECTRON MICROSCOPYr_mcbond_other1.3187.8611057
ELECTRON MICROSCOPYr_mcangle_it2.43711.7791319
ELECTRON MICROSCOPYr_mcangle_other2.43611.7811320
ELECTRON MICROSCOPYr_scbond_it0.8898.4091278
ELECTRON MICROSCOPYr_scbond_other0.8898.4111279
ELECTRON MICROSCOPYr_scangle_it
ELECTRON MICROSCOPYr_scangle_other1.712.4151839
ELECTRON MICROSCOPYr_long_range_B_refined9.1489356
ELECTRON MICROSCOPYr_long_range_B_other9.1479353
ELECTRON MICROSCOPYr_rigid_bond_restr
ELECTRON MICROSCOPYr_sphericity_free
ELECTRON MICROSCOPYr_sphericity_bonded
LS精密化 シェル解像度: 2→2.052 Å / Total num. of bins used: 20
Rfactor反射数%反射
Rfree0 0 -
Rwork0.708 14019 -
obs--100 %

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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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  • 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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