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- PDB-9nh7: CryoEM Structure of De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza H... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9nh7
タイトルCryoEM Structure of De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1.
要素
  • (Hemagglutinin ...) x 2
  • VHH_flu_01
キーワードDE NOVO PROTEIN / Influenza / Flu / HA / hemagglutinin / H1N1 / antibody / De Novo / protein design / VHH_flu_01 / De Novo Antibody / RFdiffusion / RFantibody
機能・相同性
機能・相同性情報


viral budding from plasma membrane / clathrin-dependent endocytosis of virus by host cell / host cell surface receptor binding / fusion of virus membrane with host plasma membrane / fusion of virus membrane with host endosome membrane / viral envelope / virion attachment to host cell / host cell plasma membrane / virion membrane / membrane
類似検索 - 分子機能
Haemagglutinin, influenzavirus A / Haemagglutinin, HA1 chain, alpha/beta domain superfamily / Haemagglutinin / Haemagglutinin, influenzavirus A/B / Viral capsid/haemagglutinin protein
類似検索 - ドメイン・相同性
生物種synthetic construct (人工物)
Influenza A virus (A型インフルエンザウイルス)
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: 3.02 Å
データ登録者Borst, A.J. / Weidle, C.
資金援助 米国, European Union, 英国, 11件
組織認可番号国
Howard Hughes Medical Institute (HHMI) 米国
Department of Energy (DOE, United States)DE-SC0018940 MOD03 米国
National Institutes of Health/National Eye Institute (NIH/NEI)T32EY032448 米国
National Institutes of Health/National Cancer Institute (NIH/NCI)R01CA260415 米国
Bill & Melinda Gates FoundationINV-010680 米国
European Molecular Biology Organization (EMBO)ALTF 292-2022European Union
Defense Threat Reduction Agency (DTRA)HDTRA1-21-1-0007 米国
National Science Foundation (NSF, United States)NERSC award BER-ERCAP0022018 米国
Cancer Research UKCGCATF-2021/100002 英国
National Institutes of Health/National Cancer Institute (NIH/NCI)CA278687-01 米国
Defense Threat Reduction Agency (DTRA)HDTRA1-21-1-0038 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2025
タイトル: Atomically accurate de novo design of antibodies with RFdiffusion.
著者: Nathaniel R Bennett / Joseph L Watson / Robert J Ragotte / Andrew J Borst / DéJenaé L See / Connor Weidle / Riti Biswas / Yutong Yu / Ellen L Shrock / Russell Ault / Philip J Y Leung / ...著者: Nathaniel R Bennett / Joseph L Watson / Robert J Ragotte / Andrew J Borst / DéJenaé L See / Connor Weidle / Riti Biswas / Yutong Yu / Ellen L Shrock / Russell Ault / Philip J Y Leung / Buwei Huang / Inna Goreshnik / John Tam / Kenneth D Carr / Benedikt Singer / Cameron Criswell / Basile I M Wicky / Dionne Vafeados / Mariana Garcia Sanchez / Ho Min Kim / Susana Vázquez Torres / Sidney Chan / Shirley M Sun / Timothy T Spear / Yi Sun / Keelan O'Reilly / John M Maris / Nikolaos G Sgourakis / Roman A Melnyk / Chang C Liu / David Baker /
要旨: Despite the central role of antibodies in modern medicine, no method currently exists to design novel, epitope-specific antibodies entirely in silico. Instead, antibody discovery currently relies on ...Despite the central role of antibodies in modern medicine, no method currently exists to design novel, epitope-specific antibodies entirely in silico. Instead, antibody discovery currently relies on immunization, random library screening or the isolation of antibodies directly from patients. Here we demonstrate that combining computational protein design using a fine-tuned RFdiffusion network with yeast display screening enables the de novo generation of antibody variable heavy chains (VHHs), single-chain variable fragments (scFvs) and full antibodies that bind to user-specified epitopes with atomic-level precision. We experimentally characterize VHH binders to four disease-relevant epitopes. Cryo-electron microscopy confirms the binding pose of designed VHHs targeting influenza haemagglutinin and Clostridium difficile toxin B (TcdB). A high-resolution structure of the influenza-targeting VHH confirms atomic accuracy of the designed complementarity-determining regions (CDRs). Although initial computational designs exhibit modest affinity (tens to hundreds of nanomolar K), affinity maturation using OrthoRep enables production of single-digit nanomolar binders that maintain the intended epitope selectivity. We further demonstrate the de novo design of scFvs to TcdB and a PHOX2B peptide-MHC complex by combining designed heavy-chain and light-chain CDRs. Cryo-electron microscopy confirms the binding pose for two distinct TcdB scFvs, with high-resolution data for one design verifying the atomically accurate design of the conformations of all six CDR loops. Our approach establishes a framework for the computational design, screening and characterization of fully de novo antibodies with atomic-level precision in both structure and epitope targeting.
履歴
登録2025年2月24日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02025年11月12日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12025年11月19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

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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
E: VHH_flu_01
A: Hemagglutinin HA1 chain
B: Hemagglutinin HA1 chain
C: Hemagglutinin HA1 chain
F: VHH_flu_01
G: Hemagglutinin HA2 chain
H: Hemagglutinin HA2 chain
I: Hemagglutinin HA2 chain
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)223,71726
ポリマ－217,7068
非ポリマー6,01218
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

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Hemagglutinin ... , 2種, 6分子 ABCGHI

#2: タンパク質 Hemagglutinin HA1 chain


分子量: 35923.340 Da / 分子数: 3 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Influenza A virus (strain A/USA:Iowa/1943 H1N1) (A型インフルエンザウイルス)
株: A/USA:Iowa/1943 H1N1 / 遺伝子: HA / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: A4GCK8
#3: タンパク質 Hemagglutinin HA2 chain


分子量: 26623.463 Da / 分子数: 3 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Influenza A virus (strain A/USA:Iowa/1943 H1N1) (A型インフルエンザウイルス)
株: A/USA:Iowa/1943 H1N1 / 遺伝子: HA / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: A4GCK8

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抗体 , 1種, 2分子 EF

#1: 抗体 VHH_flu_01


分子量: 15032.718 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) synthetic construct (人工物) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)

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糖 , 3種, 18分子

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


タイプ: oligosaccharide / 分子量: 586.542 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 組換発現
記述子タイププログラム
DManpb1-4DGlcpNAcb1-4DGlcpNAcb1-Glycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/2,3,2/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5]/1-1-2/a4-b1_b4-c1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-Manp]{}}}}LINUCSPDB-CARE
#5: 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: 1 / 由来タイプ: 組換発現
記述子タイププログラム
DGlcpNAcb1-4DGlcpNAcb1-Glycam 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
[]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{}}}LINUCSPDB-CARE
#6: 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: 12 / 由来タイプ: 合成 / 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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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: De Novo VHH, VHH_flu_01, bound to influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1.
タイプ: COMPLEX
詳細: Influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1 was expressed and purified. VHH_flu_01 was expressed and purified. VHH_flu_01 was mixed with Influenza HA, strain A/USA:Iowa/1943 H1N1 at a 3:1 molar ratio.
Entity ID: #1-#3 / 由来: MULTIPLE SOURCES
分子量値: 0.09244733 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
由来(組換発現)生物種: Homo sapiens (ヒト)
緩衝液pH: 7.5 / 詳細: 150 mM NaCl, 40 mM Tris/ HCl pH 7.5
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
1150 mMsodium chlorideNaCl1
240 nMtris(hydroxymethyl)aminomethane/Hydrochloric AcidTris/HCl1
試料濃度: 0.3 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タイプ: Quantifoil R2/2
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: 295.15 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）: 105000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 1800 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 800 nm / Cs: 2.7 mm / 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: 5 sec. / 電子線照射量: 53 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: 1 / 実像数: 16954
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF Bioquantum

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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
2SerialEM画像取得
4cryoSPARCCTF補正
7UCSF Chimeraモデルフィッティング
9cryoSPARC初期オイラー角割当
10cryoSPARC最終オイラー角割当
11cryoSPARC分類
12cryoSPARC３次元再構成
13PHENIX1.21.2_5419モデル精密化
14PyMOLモデル精密化
15Cootモデル精密化
16ISOLDEモデル精密化
17UCSF ChimeraXモデル精密化
CTF補正詳細: Patch CTF / タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 5869679
3次元再構成解像度: 3.02 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 288441 / 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
原子モデル構築

3D fitting-ID: 1

IDPDB-IDAccession code詳細Initial refinement model-IDSource nameタイプ
18SK7

8sk7

8SK7Trimeric influenza HA glycoprotein (strain A/USA:Iowa/1943 H1N11PDBexperimental model
2De Novo DesignOtherin silico model
精密化最高解像度: 3.02 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_d0.00413249
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.56917990
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d12.8414696
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0492053
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0042300

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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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