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- PDB-9ky4: Cryo-EM structure of the mono-DdCBE bound TS substrate complex. -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9ky4
タイトルCryo-EM structure of the mono-DdCBE bound TS substrate complex.
要素
  • A complementary strand of TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND5.1 gene sequence.
  • Double-stranded DNA deaminase toxin A
  • TALE repeat protein
  • TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND5.1 gene sequence.
キーワードDNA BINDING PROTEIN/DNA / TALE / cytosine deaminase / DdCBE / dsDNA / ND4 / Mitochondrial base editor / DNA BINDING PROTEIN-DNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


加水分解酵素; ペプチド以外のCN結合加水分解酵素; 環状アミジンに作用 / toxin activity / hydrolase activity / metal ion binding / membrane
類似検索 - 分子機能
Double-stranded DNA deaminase toxin A / Double-stranded DNA deaminase toxin A / Domain of unknown function DUF6531 / RHS protein / Domain of unknown function (DUF6531) / RHS protein / RHS repeat / RHS Repeat / PAAR motif / PAAR motif ...Double-stranded DNA deaminase toxin A / Double-stranded DNA deaminase toxin A / Domain of unknown function DUF6531 / RHS protein / Domain of unknown function (DUF6531) / RHS protein / RHS repeat / RHS Repeat / PAAR motif / PAAR motif / YD repeat / Rhs repeat-associated core / :
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA / DNA (> 10) / Double-stranded DNA deaminase toxin A
類似検索 - 構成要素
生物種Xanthomonas (バクテリア)
Burkholderia cenocepacia H111 (バクテリア)
Homo sapiens (ヒト)
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 Å
データ登録者Jiangchao, X. / Jia, C. / Bei, Y.
資金援助 中国, 3件
組織認可番号国
National Natural Science Foundation of China (NSFC)32070170 中国
National Natural Science Foundation of China (NSFC)32371272 中国
Ministry of Science and Technology (MoST, China)2023ZD0500501 中国
引用ジャーナル: Mol Cell / 年: 2025
タイトル: Structural insights into DdCBE in action enable high-precision mitochondrial DNA editing.
著者: Jiangchao Xiang / Wenchao Xu / Jing Wu / Yaxin Luo / Chengyu Liu / Yaofeng Hou / Jia Chen / Bei Yang /
要旨: DddA-derived cytosine base editor (DdCBE) couples transcription activator-like effector (TALE) arrays and the double-stranded DNA (dsDNA)-specific cytidine deaminase DddA to target mitochondrial DNA ...DddA-derived cytosine base editor (DdCBE) couples transcription activator-like effector (TALE) arrays and the double-stranded DNA (dsDNA)-specific cytidine deaminase DddA to target mitochondrial DNA (mtDNA) for editing. However, structures of DdCBE in action are unavailable, impeding its mechanistic-based optimization for high-precision-demanding therapeutic applications. Here, we determined the cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures of DdCBE targeting two native mitochondrial gene loci and combined editing data from systematically designed spacers to develop WinPred, a model that can predict DdCBE's editing outcome and guide its design to achieve high-precision editing. Furthermore, structure-guided engineering of DddA narrowed the editing window of DdCBE to 2-3 nt while minimizing its off-target (OT) editing to near-background levels, thereby generating accurate DdCBE (aDdCBE). Using aDdCBE, we precisely introduced a Leber hereditary optic neuropathy (LHON)-disease-related mutation into mtDNA and faithfully recapitulated the pathogenic conditions without interference from unintended bystander or OT mutations. Our work provides a mechanistic understanding of DdCBE and establishes WinPred and aDdCBE as useful tools for faithfully modeling or correcting disease-related mtDNA mutations.
履歴
登録2024年12月8日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBC
改定 1.02025年10月1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: TALE repeat protein
B: TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND5.1 gene sequence.
C: A complementary strand of TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND5.1 gene sequence.
D: Double-stranded DNA deaminase toxin A
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)106,1365
ポリマ－106,0714
非ポリマー651
水00
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

#1: タンパク質 TALE repeat protein


分子量: 70525.031 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
詳細: The TALE repeat protein recognized 16 bp-length mitochondrial ND1 gene sequence.
由来: (組換発現) Xanthomonas (バクテリア) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
#2: DNA鎖 TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND5.1 gene sequence.


分子量: 10649.845 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Homo sapiens (ヒト)
#3: DNA鎖 A complementary strand of TALE repeat protein recognized single-strand DNA sequence and mitochondrial ND5.1 gene sequence.


分子量: 10886.021 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Homo sapiens (ヒト)
#4: タンパク質 Double-stranded DNA deaminase toxin A / DddA / Cytidine deaminase / CD


分子量: 14009.717 Da / 分子数: 1
Mutation: S1330I, A1341V, N1342S, E1347A, E1370K, T1380I, T1413I
由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Burkholderia cenocepacia H111 (バクテリア)
遺伝子: dddA, I35_7839 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
参照: UniProt: P0DUH5, 加水分解酵素; ペプチド以外のCN結合加水分解酵素; 環状アミジンに作用
#5: 化合物 ChemComp-ZN / ZINC ION


分子量: 65.409 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: Zn
研究の焦点であるリガンドがあるかN
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: The complex of TALE protein-linked deaminase with an ND51-dsDNA substrate.
タイプ: COMPLEX / 詳細: TALE protein-DddA + dsDNA / Entity ID: #1-#4 / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.110 MDa / 実験値: NO
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
11Burkholderia cenocepacia (バクテリア)95486
21Xanthomonas (バクテリア)338
31Homo sapiens (ヒト)9606
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
緩衝液pH: 8 / 詳細: 20 mM Tris 8.0, 150 mM NaCl, 4 mM DTT
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
120 mMtrishydroxymethylaminomethaneTris1
2150 mMsodium chlorideNacl1
34 mMDithiothreitolDTT1
試料濃度: 16 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
試料支持グリッドの材料: COPPER / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil R0.6/1
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: 281 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: TFS 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）: 130000 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
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
撮影電子線照射量: 40 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON IV (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 2340

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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詳細
1cryoSPARCv4粒子像選択template picking and topaz picking
2PHENIX1.20.1_4487:モデル精密化
13cryoSPARCv4３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: 3319584
詳細: initial particles from the template picker and Topaz picking
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 3 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 343135 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: AB INITIO MODEL / 空間: REAL
原子モデル構築

3D fitting-ID: 1 / Chain-ID: A / 詳細: The initial model consisted of the D chain of current deposition complex / PDB chain-ID: A / Source name: PDB / タイプ: experimental model

IDPDB-IDAccession codeChain residue rangeInitial refinement model-IDPdb chain residue range
18e5e

8e5e

8e5e1290-142711290-1427
23UGM

3ugm

3UGM1-64121-641
精密化最高解像度: 3 Å
立体化学のターゲット値: REAL-SPACE (WEIGHTED MAP SUM AT ATOM CENTERS)
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.0037260
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.63110171
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d22.0642749
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0391210
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0051104

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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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