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- PDB-9mqc: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) a... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9mqc
タイトルVitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
要素
  • Osteocalcin
  • Vitamin K-dependent gamma-carboxylase
キーワードTRANSFERASE / GGCX / VKGC / Vitamin K / VKCFD / Hemophilia B / Warfarin / Carboxylation / Blood Coagulation / Calcium homeostasis / Osteocalcin / MEMBRANE PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


response to hydroxyisoflavone / structural constituent of bone / hydroxyapatite binding / peptidyl-glutamate 4-carboxylase / gamma-glutamyl carboxylase activity / negative regulation of testosterone biosynthetic process / negative regulation of bone development / cellular response to zinc ion starvation / response to macrophage colony-stimulating factor / Defective gamma-carboxylation of F9 ...response to hydroxyisoflavone / structural constituent of bone / hydroxyapatite binding / peptidyl-glutamate 4-carboxylase / gamma-glutamyl carboxylase activity / negative regulation of testosterone biosynthetic process / negative regulation of bone development / cellular response to zinc ion starvation / response to macrophage colony-stimulating factor / Defective gamma-carboxylation of F9 / vitamin binding / vitamin K metabolic process / regulation of testosterone biosynthetic process / negative regulation of neurotransmitter secretion / response to vitamin K / regulation of osteoclast differentiation / cellular response to vitamin D / regulation of bone mineralization / type B pancreatic cell proliferation / regulation of bone resorption / osteoblast development / response to vitamin D / response to zinc ion / positive regulation of neurotransmitter secretion / response to gravity / response to testosterone / bone mineralization / RUNX2 regulates osteoblast differentiation / response to mechanical stimulus / Transport of gamma-carboxylated protein precursors from the endoplasmic reticulum to the Golgi apparatus / Gamma-carboxylation of protein precursors / Removal of aminoterminal propeptides from gamma-carboxylated proteins / regulation of cellular response to insulin stimulus / response to glucocorticoid / protein maturation / response to activity / skeletal system development / stem cell differentiation / hormone activity / bone development / brain development / cellular response to growth factor stimulus / protein modification process / Golgi lumen / response to estrogen / cognition / cellular response to insulin stimulus / blood coagulation / osteoblast differentiation / glucose homeostasis / response to ethanol / perikaryon / vesicle / learning or memory / cell adhesion / response to xenobiotic stimulus / endoplasmic reticulum lumen / calcium ion binding / dendrite / endoplasmic reticulum membrane / structural molecule activity / extracellular space / extracellular region / membrane / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
Osteocalcin/matrix Gla protein / Osteocalcin / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase / HTTM / : / : / HTTM domain / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase, lumenal domain / Horizontally Transferred TransMembrane Domain / RmlC-like cupin domain superfamily ...Osteocalcin/matrix Gla protein / Osteocalcin / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase / HTTM / : / : / HTTM domain / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase, lumenal domain / Horizontally Transferred TransMembrane Domain / RmlC-like cupin domain superfamily / Gamma-carboxyglutamic acid-rich (GLA) domain / Gamma-carboxyglutamic acid-rich (GLA) domain superfamily / Vitamin K-dependent carboxylation domain. / Gla domain profile. / Domain containing Gla (gamma-carboxyglutamate) residues. / RmlC-like jelly roll fold
類似検索 - ドメイン・相同性
Chem-6PL / : / Osteocalcin / Vitamin K-dependent gamma-carboxylase
類似検索 - 構成要素
生物種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: 3.13 Å
データ登録者Li, W. / Liu, B. / Cao, Q.
資金援助 米国, 7件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Heart, Lung, and Blood Institute (NIH/NHLBI)HL121718 米国
American Heart AssociationEstablished Investigator Award 米国
American Heart AssociationCollaborative Sciences Award 米国
W. M. Keck FoundationForefront of Science Award 米国
Childrens Discovery Institute of Washington University and St. Louis Childrens HospitalMCII 2020-854 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)AI158500 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM131008 米国
引用ジャーナル: Cell Res / 年: 2025
タイトル: Structural insights into the vitamin K-dependent γ-carboxylation of osteocalcin.
著者: Qing Cao / Jianjun Fan / Aaron Ammerman / Samjhana Awasthi / Zongtao Lin / Saimi Mierxiati / Huaping Chen / Jinbin Xu / Benjamin A Garcia / Bin Liu / Weikai Li /
要旨: The γ-carboxylation state of osteocalcin determines its essential functions in bone mineralization or systemic metabolism and serves as a prominent biomarker for bone health and vitamin K nutrition. ...The γ-carboxylation state of osteocalcin determines its essential functions in bone mineralization or systemic metabolism and serves as a prominent biomarker for bone health and vitamin K nutrition. This post-translational modification of glutamate residues is catalyzed by the membrane-embedded vitamin K-dependent γ-carboxylase (VKGC), which typically recognizes protein substrates through their tightly bound propeptide that triggers γ-carboxylation. However, the osteocalcin propeptide exhibits negligible affinity for VKGC. To understand the underlying molecular mechanism, we determined the cryo-electron microscopy structures of VKGC with osteocalcin carrying a native propeptide or a high-affinity variant at different carboxylation states. The structures reveal a large chamber in VKGC that maintains uncarboxylated and partially carboxylated osteocalcin in partially unfolded conformations, allowing their glutamate-rich region and C-terminal helices to engage with VKGC at multiple sites. Binding of this mature region together with the low-affinity propeptide effectively stimulates VKGC activity, similar to high-affinity propeptides that differ only in closely fitting interactions. However, the low-affinity propeptide renders osteocalcin prone to undercarboxylation at low vitamin K levels, thereby serving as a discernible biomarker. Overall, our studies reveal the unique interaction of osteocalcin with VKGC and provide a framework for designing therapeutic strategies targeting osteocalcin-related bone and metabolic disorders.
履歴
登録2025年1月2日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02025年10月8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: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase
P: Osteocalcin
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)102,15110
ポリマ－98,6592
非ポリマー3,4918
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

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タンパク質 , 2種, 2分子 AP

#1: タンパク質 Vitamin K-dependent gamma-carboxylase / Gamma-glutamyl carboxylase / Peptidyl-glutamate 4-carboxylase / Vitamin K gamma glutamyl carboxylase


分子量: 87655.641 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: GGCX, GC / 細胞株 (発現宿主): HEK293S / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: P38435, peptidyl-glutamate 4-carboxylase
#2: タンパク質 Osteocalcin / Bone Gla protein / BGP / Gamma-carboxyglutamic acid-containing protein


分子量: 11003.610 Da / 分子数: 1 / Mutation: G42A, V46L / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: BGLAP / 細胞株 (発現宿主): HEK293S / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: P02818

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糖 , 2種, 5分子

#3: 多糖 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharide / 分子量: 424.401 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現
記述子タイププログラム
DGlcpNAcb1-4DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/1,2,1/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O]/1-1/a4-b1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{}}LINUCSPDB-CARE
#4: 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


タイプ: D-saccharide, beta linking / 分子量: 221.208 Da / 分子数: 3 / 由来タイプ: 組換発現 / 式: C8H15NO6 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
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 , 2種, 3分子

#5: 化合物 ChemComp-6PL / (4S,7R)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSAN-1-AMINIUM 4-OXIDE / 1-PALMITOYL-2-STEAROYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE


分子量: 763.100 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: C42H85NO8P / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: リン脂質*YM
#6: 化合物 ChemComp-A1AVC / vitamin K1 hydroquinone / 2-methyl-3-[(2E,7R,11R)-3,7,11,15-tetramethylhexadec-2-en-1-yl]naphthalene-1,4-diol


分子量: 452.712 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C31H48O2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION

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詳細

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: Vitamin K-dependent gamma-carboxylase with Osteocalcin (mutant) and vitamin K hydroquinone
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#2 / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.11 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
由来(組換発現)生物種: Homo sapiens (ヒト) / 細胞: HEK293S / プラスミド: pEG BacMam
緩衝液pH: 7.5
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
1150 mMSodium chlorideNaCl1
220 mMHEPESC8H18N2O4S1
30.005 %Glyco-diosgeninC56H92O251
40.055 mMVitamin K hydroquinoneC31H48O21
51.84 mMSodium bicarbonateNaHCO31
試料包埋: 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 R1.2/1.3
急速凍結装置: LEICA EM GP / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 95 % / 凍結前の試料温度: 283.15 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）: 2000 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: 50 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
最高温度: 77 K / 最低温度: 63 K
撮影電子線照射量: 53.5 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: 6389
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF Bioquantum / エネルギーフィルタースリット幅: 20 eV
画像スキャン横: 4092 / 縦: 5760

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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
1cryoSPARC粒子像選択
2PHENIX1.21.1_5286:モデル精密化
3EPU画像取得
5cryoSPARCCTF補正
10cryoSPARC初期オイラー角割当
11cryoSPARC最終オイラー角割当
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: 1322129
3次元再構成解像度: 3.13 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 206450 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: OTHER / 空間: REAL
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.0046582
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.7428913
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d11.6951082
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.041960
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0051110

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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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