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- PDB-9oc4: High-resolution cryo-EM structure of KdpFABC in the E1P-ADP state... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9oc4
タイトルHigh-resolution cryo-EM structure of KdpFABC in the E1P-ADP state in lipid nanodisc
要素(Potassium-transporting ATPase ...) x 4
キーワードTRANSPORT PROTEIN / P-type ATPase potassium channel transporter pump
機能・相同性
機能・相同性情報


P-type K+ transporter / P-type potassium transmembrane transporter activity / potassium:proton antiporter complex / potassium ion-transporting ATPase complex / monoatomic cation transmembrane transport / potassium ion binding / potassium ion transmembrane transport / potassium ion transport / magnesium ion binding / ATP hydrolysis activity ...P-type K+ transporter / P-type potassium transmembrane transporter activity / potassium:proton antiporter complex / potassium ion-transporting ATPase complex / monoatomic cation transmembrane transport / potassium ion binding / potassium ion transmembrane transport / potassium ion transport / magnesium ion binding / ATP hydrolysis activity / ATP binding / plasma membrane
類似検索 - 分子機能
Potassium-transporting ATPase C chain / Potassium-transporting ATPase A chain / K+ transporting P-type ATPase, F subunit / K+-transporting ATPase, c chain / Potassium-transporting ATPase A subunit / F subunit of K+-transporting ATPase (Potass_KdpF) / P-type ATPase, B chain, subfamily IA / E1-E2 ATPase / P-type ATPase, haloacid dehalogenase domain / P-type ATPase, phosphorylation site ...Potassium-transporting ATPase C chain / Potassium-transporting ATPase A chain / K+ transporting P-type ATPase, F subunit / K+-transporting ATPase, c chain / Potassium-transporting ATPase A subunit / F subunit of K+-transporting ATPase (Potass_KdpF) / P-type ATPase, B chain, subfamily IA / E1-E2 ATPase / P-type ATPase, haloacid dehalogenase domain / P-type ATPase, phosphorylation site / P-type ATPase, cytoplasmic domain N / E1-E2 ATPases phosphorylation site. / P-type ATPase, A domain superfamily / P-type ATPase / P-type ATPase, transmembrane domain superfamily / haloacid dehalogenase-like hydrolase / HAD superfamily / HAD-like superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
Chem-9Y0 / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / : / Potassium-transporting ATPase potassium-binding subunit / Potassium-transporting ATPase ATP-binding subunit / Potassium-transporting ATPase KdpC subunit / Potassium-transporting ATPase KdpF subunit
類似検索 - 構成要素
生物種Escherichia coli K-12 (大腸菌)
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: 2.1 Å
データ登録者Hussein, A.K. / Zhang, X. / Pedersen, B.P. / Stokes, D.L.
資金援助 米国, 1件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM144109 米国
引用ジャーナル: bioRxiv / 年: 2025
タイトル: Conduction pathway for potassium through the E. coli pump KdpFABC.
著者: Adel Hussein / Xihui Zhang / Bjørn Panyella Pedersen / David L Stokes /
要旨: Under osmotic stress, bacteria express a heterotetrameric protein complex, KdpFABC, which functions as an ATP-dependent K pump to maintain intracellular potassium levels. The subunit KdpA belongs to ...Under osmotic stress, bacteria express a heterotetrameric protein complex, KdpFABC, which functions as an ATP-dependent K pump to maintain intracellular potassium levels. The subunit KdpA belongs to the Superfamily of K Transporters and adopts a pseudo-tetrameric architecture with a membrane embedded selectivity filter as seen in K channels. KdpB belongs to the superfamily of P-type ATPases with a conserved binding site for ions within the membrane domain and three cytoplasmic domains that orchestrate ATP hydrolysis via an aspartyl phosphate intermediate. Previous work has hypothesized that K moves parallel to the membrane plane through a 40-Å long tunnel that connects the selectivity filter of KdpA with the binding site in KdpB. In the current work, we have reconstituted KdpFABC into lipid nanodiscs and used cryo-EM to image the wild-type pump under turnover conditions. We present a 2.1 Å structure of the E1~P·ADP conformation, which reveals new features of the conduction pathway. This map shows exceedingly strong densities within the selectivity filter and at the canonical binding site, consistent with K bound at each of these sites in this conformation. Many water molecules occupy a vestibule and the proximal end of the tunnel, which becomes markedly hydrophobic and dewetted at the subunit interface. We go on to use ATPase and ion transport assays to assess effects of numerous mutations along this proposed conduction pathway. The results confirm that K ions pass through the tunnel and support the existence of a low affinity site in KdpB for releasing these ions to the cytoplasm. Taken together, these data shed new light on the unique partnership between a transmembrane channel and an ATP-driven pump in maintaining the large electrochemical K gradient essential for bacterial survival.
履歴
登録2025年4月23日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02025年5月21日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12025年7月30日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / em_admin
Item: _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _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
A: Potassium-transporting ATPase potassium-binding subunit
B: Potassium-transporting ATPase ATP-binding subunit
C: Potassium-transporting ATPase KdpC subunit
D: Potassium-transporting ATPase KdpF subunit
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)158,92711
ポリマ－156,9374
非ポリマー1,9907
水1,62190
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: gel filtration, part of a single operon
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551

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要素

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Potassium-transporting ATPase ... , 4種, 4分子 ABCD

#1: タンパク質 Potassium-transporting ATPase potassium-binding subunit / ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] A chain / Potassium-binding and translocating subunit ...ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] A chain / Potassium-binding and translocating subunit A / Potassium-translocating ATPase A chain


分子量: 59218.613 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 遺伝子: kdpA, b0698, JW0686 / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: P03959
#2: タンパク質 Potassium-transporting ATPase ATP-binding subunit / ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] B chain / Potassium-binding and translocating subunit ...ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] B chain / Potassium-binding and translocating subunit B / Potassium-translocating ATPase B chain


分子量: 72347.844 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 遺伝子: kdpB, b0697, JW0685 / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: P03960, P-type K+ transporter
#3: タンパク質 Potassium-transporting ATPase KdpC subunit / ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] C chain / Potassium-binding and translocating subunit ...ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] C chain / Potassium-binding and translocating subunit C / Potassium-translocating ATPase C chain


分子量: 22299.225 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 遺伝子: kdpC, b0696, JW0684 / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: P03961
#4: タンパク質・ペプチド Potassium-transporting ATPase KdpF subunit / ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] F chain / Potassium-binding and translocating subunit ...ATP phosphohydrolase [potassium-transporting] F chain / Potassium-binding and translocating subunit F / Potassium-translocating ATPase F chain


分子量: 3071.714 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 遺伝子: kdpF, b4513, JW0687 / 発現宿主: Escherichia coli K-12 (大腸菌) / 参照: UniProt: P36937

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非ポリマー , 5種, 97分子

#5: 化合物 ChemComp-K / POTASSIUM ION / カリウムカチオン


分子量: 39.098 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: K / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#6: 化合物 ChemComp-9Y0 / (2R)-3-(((2-aminoethoxy)(hydroxy)phosphoryl)oxy)-2-(palmitoyloxy)propyl (E)-octadec-9-enoate


分子量: 717.996 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成 / 式: C39H76NO8P
#7: 化合物 ChemComp-ADP / ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP


分子量: 427.201 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C10H15N5O10P2 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION / コメント: ADP, エネルギー貯蔵分子*YM
#8: 化合物 ChemComp-MG / MAGNESIUM ION / マグネシウムジカチオン


分子量: 24.305 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 式: Mg / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#9: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 90 / 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
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: KdpFABC complex in the E1P-ADP state in lipid nanodisc
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#4 / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.154150 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Escherichia coli K-12 (大腸菌)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli K-12 (大腸菌)
緩衝液pH: 7.4 / 詳細: 20 mM Tris pH 7.4, 100 mM KCl, and 0.5 mM TCEP
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
120 mMTris1
2100 mMpotassium chlorideKCl1
30.5 mMTCEP1
試料濃度: 3.4 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
試料支持詳細: EasyGlow / グリッドの材料: COPPER / グリッドのサイズ: 400 divisions/in. / グリッドのタイプ: C-flat-1.2/1.3
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: 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）: 2200 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 700 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
撮影電子線照射量: 50 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: 4 / 実像数: 50000
電子光学装置エネルギーフィルター名称: TFS Selectris

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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
1cryoSPARC4.6.0粒子像選択
2SerialEM画像取得
4cryoSPARC4.6.0CTF補正
7UCSF Chimera1.14モデルフィッティング
8Coot0.9.8.95モデルフィッティング
10cryoSPARC4.6.0初期オイラー角割当
11cryoSPARC4.6.0最終オイラー角割当
12cryoSPARC4.6.0分類
13cryoSPARC4.6.0３次元再構成
14PHENIX1.18モデル精密化
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: 10282000
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 2.1 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 672405 / アルゴリズム: FOURIER SPACE / クラス平均像の数: 1 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築B value: 59.2 / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 空間: REAL / Target criteria: cross-correlation
原子モデル構築PDB-ID: 7LC3

7lc3


Accession code: 7LC3 / Source name: PDB / タイプ: experimental model
精密化最高解像度: 2.1 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_d0.0039372
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.47612746
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d7.0271349
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0351535
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0031586

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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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