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- PDB-9v6o: Cryo-EM structure of human kappa opioid receptor - G protein sign... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9v6o
タイトルCryo-EM structure of human kappa opioid receptor - G protein signaling complex bound with nalfurafine.
要素
  • (Guanine nucleotide-binding protein ...) x 3
  • Kappa-type opioid receptor
  • scFv16
キーワードMEMBRANE PROTEIN / signal transduction
機能・相同性
機能・相同性情報


response to acrylamide / adenylate cyclase-inhibiting opioid receptor signaling pathway / dynorphin receptor activity / regulation of saliva secretion / negative regulation of luteinizing hormone secretion / sensory perception of temperature stimulus / positive regulation of eating behavior / G protein-coupled opioid receptor activity / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / positive regulation of dopamine secretion ...response to acrylamide / adenylate cyclase-inhibiting opioid receptor signaling pathway / dynorphin receptor activity / regulation of saliva secretion / negative regulation of luteinizing hormone secretion / sensory perception of temperature stimulus / positive regulation of eating behavior / G protein-coupled opioid receptor activity / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / positive regulation of dopamine secretion / sensory perception / maternal behavior / positive regulation of potassium ion transmembrane transport / receptor serine/threonine kinase binding / positive regulation of p38MAPK cascade / neuropeptide binding / eating behavior / conditioned place preference / neuropeptide signaling pathway / estrous cycle / adenylate cyclase inhibitor activity / positive regulation of protein localization to cell cortex / MECP2 regulates neuronal receptors and channels / behavioral response to cocaine / T cell migration / Adenylate cyclase inhibitory pathway / D2 dopamine receptor binding / response to prostaglandin E / adenylate cyclase regulator activity / G protein-coupled serotonin receptor binding / adenylate cyclase-inhibiting serotonin receptor signaling pathway / axon terminus / sensory perception of pain / T-tubule / cellular response to forskolin / regulation of mitotic spindle organization / Peptide ligand-binding receptors / sarcoplasmic reticulum / response to nicotine / Regulation of insulin secretion / locomotory behavior / cellular response to glucose stimulus / positive regulation of cholesterol biosynthetic process / negative regulation of insulin secretion / G protein-coupled receptor binding / response to insulin / response to peptide hormone / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled receptor signaling pathway / adenylate cyclase-modulating G protein-coupled receptor signaling pathway / response to estrogen / centriolar satellite / G-protein beta/gamma-subunit complex binding / Olfactory Signaling Pathway / Activation of the phototransduction cascade / G beta:gamma signalling through PLC beta / Presynaptic function of Kainate receptors / Thromboxane signalling through TP receptor / G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / Activation of G protein gated Potassium channels / Inhibition of voltage gated Ca2+ channels via Gbeta/gamma subunits / G-protein activation / Prostacyclin signalling through prostacyclin receptor / G beta:gamma signalling through CDC42 / Glucagon signaling in metabolic regulation / G beta:gamma signalling through BTK / Synthesis, secretion, and inactivation of Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1) / ADP signalling through P2Y purinoceptor 12 / photoreceptor disc membrane / Sensory perception of sweet, bitter, and umami (glutamate) taste / Glucagon-type ligand receptors / Adrenaline,noradrenaline inhibits insulin secretion / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / GDP binding / Glucagon-like Peptide-1 (GLP1) regulates insulin secretion / G alpha (z) signalling events / synaptic vesicle membrane / cellular response to catecholamine stimulus / ADORA2B mediated anti-inflammatory cytokines production / ADP signalling through P2Y purinoceptor 1 / G beta:gamma signalling through PI3Kgamma / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / Cooperation of PDCL (PhLP1) and TRiC/CCT in G-protein beta folding / GPER1 signaling / Inactivation, recovery and regulation of the phototransduction cascade / cellular response to prostaglandin E stimulus / G-protein beta-subunit binding / heterotrimeric G-protein complex / G alpha (12/13) signalling events / sensory perception of taste / extracellular vesicle / signaling receptor complex adaptor activity / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / retina development in camera-type eye / cellular response to lipopolysaccharide / G protein activity / presynaptic membrane / GTPase binding / Ca2+ pathway / fibroblast proliferation / midbody
類似検索 - 分子機能
Kappa opioid receptor / Opioid receptor / G-protein alpha subunit, group I / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit ...Kappa opioid receptor / Opioid receptor / G-protein alpha subunit, group I / Serpentine type 7TM GPCR chemoreceptor Srsx / Guanine nucleotide binding protein (G-protein), alpha subunit / G protein alpha subunit, helical insertion / G-protein alpha subunit / G-alpha domain profile. / G protein alpha subunit / G-protein, gamma subunit / G-protein gamma subunit domain profile. / G-protein gamma-like domain / G-protein gamma-like domain superfamily / GGL domain / G protein gamma subunit-like motifs / GGL domain / G protein beta WD-40 repeat protein / Guanine nucleotide-binding protein, beta subunit / G-protein, beta subunit / G-protein coupled receptors family 1 signature. / G protein-coupled receptor, rhodopsin-like / GPCR, rhodopsin-like, 7TM / G-protein coupled receptors family 1 profile. / 7 transmembrane receptor (rhodopsin family) / G-protein beta WD-40 repeat / WD40 repeat, conserved site / Trp-Asp (WD) repeats signature. / Trp-Asp (WD) repeats profile. / Trp-Asp (WD) repeats circular profile. / WD40 repeats / WD40 repeat / WD40-repeat-containing domain superfamily / WD40/YVTN repeat-like-containing domain superfamily / P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase
類似検索 - ドメイン・相同性
nalfurafine / Kappa-type opioid receptor / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1 / Guanine nucleotide-binding protein G(i) subunit alpha-1
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: 2.76 Å
データ登録者Suno-Ikeda, C. / Takai, T. / Hirose, M. / Inoue, A. / Sugita, Y. / Kato, T. / Kobayashi, T. / Suno, R.
資金援助 日本, 6件
組織認可番号国
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP21am0101072 日本
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP21am0401020 日本
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP20ak0101103 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)19H03428 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)21H05112 日本
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP21gm091000 日本
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2025
タイトル: Structural and dynamic insights into the biased signaling mechanism of the human kappa opioid receptor.
著者: Chiyo Suno-Ikeda / Ryo Nishikawa / Riko Suzuki / Shun Yokoi / Seiya Iwata / Tomoyo Takai / Takaya Ogura / Mika Hirose / Akihisa Tokuda / Risako Katamoto / Akitoshi Inoue / Eri Asai / Ryoji ...著者: Chiyo Suno-Ikeda / Ryo Nishikawa / Riko Suzuki / Shun Yokoi / Seiya Iwata / Tomoyo Takai / Takaya Ogura / Mika Hirose / Akihisa Tokuda / Risako Katamoto / Akitoshi Inoue / Eri Asai / Ryoji Kise / Yukihiko Sugita / Takayuki Kato / Hiroshi Nagase / Ayori Mitsutake / Tsuyoshi Saitoh / Kota Katayama / Asuka Inoue / Hideki Kandori / Takuya Kobayashi / Ryoji Suno /
要旨: The κ-opioid receptor (KOR) is a member of the G protein-coupled receptor (GPCR) family, modulating cellular responses through transducers such as G proteins and β-arrestins. G-protein-biased KOR ...The κ-opioid receptor (KOR) is a member of the G protein-coupled receptor (GPCR) family, modulating cellular responses through transducers such as G proteins and β-arrestins. G-protein-biased KOR agonists aim to retain analgesic and antipruritic actions while limiting aversion and sedation. Aiming to inform G-biased KOR agonist design, we analyze signaling-relevant residues from structural and dynamic views. Here we show, using multiple complementary methods, shared residues that determine β-arrestin recruitment by nalfurafine and U-50,488H. Cryo-electron microscopy structures of the KOR-G signaling complexes identify the ligand binding mode in the activated state. Vibrational spectroscopy reveals ligand-induced conformational changes. Cell-based mutant experiments pinpoint four amino acids (K227, C286, H291, and Y312; Ballesteros-Weinstein numbering is shown in superscript) that play crucial roles in β-arrestin recruitment. Furthermore, MD simulations revealed that the four mutants tend to adopt conformations with reduced β-arrestin recruitment activity. Our research findings provide a foundation for enhancing KOR-mediated therapeutic effects while minimizing unwanted side effects by targeting specific residues within the KOR ligand-binding pocket, including K227 and Y312, which have previously been implicated in biased signaling.
履歴
登録2025年5月27日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBJ
改定 1.02025年11月19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: Guanine nucleotide-binding protein G(i) subunit alpha-1
B: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1
G: Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2
R: Kappa-type opioid receptor
S: scFv16
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)152,5076
ポリマ－152,0305
非ポリマー4771
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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Guanine nucleotide-binding protein ... , 3種, 3分子 ABG

#1: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(i) subunit alpha-1 / Adenylate cyclase-inhibiting G alpha protein


分子量: 40415.031 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: GNAI1
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P63096
#2: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta-1 / Transducin beta chain 1


分子量: 37728.152 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: GNB1
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P62873
#3: タンパク質 Guanine nucleotide-binding protein G(I)/G(S)/G(O) subunit gamma-2 / G gamma-I


分子量: 7861.143 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: GNG2
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P59768

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タンパク質 / 抗体 / 非ポリマー , 3種, 3分子 RS

#4: タンパク質 Kappa-type opioid receptor


分子量: 38707.777 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: OPRK1
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P41145
#5: 抗体 scFv16


分子量: 27318.389 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト)
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
#6: 化合物 ChemComp-IVB / nalfurafine / ~{N}-[(4~{R},4~{a}~{S},7~{R},7~{a}~{R},12~{b}~{S})-3-(cyclopropylmethyl)-4~{a},9-bis(oxidanyl)-1,2,4,5,6,7,7~{a},13-octahydro-4,12-methanobenzofuro[3,2-e]isoquinolin-7-yl]-3-(furan-3-yl)-~{N}-methyl-propanamide


分子量: 476.564 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C28H32N2O5 / 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: Cryo-EM structure of the nalfurafine bound human opioid receptor
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#5 / 由来: RECOMBINANT
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
由来(組換発現)生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
緩衝液pH: 7.5
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
急速凍結凍結剤: ETHANE

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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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 1500 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 700 nm / C2レンズ絞り径: 50 µm
撮影電子線照射量: 60 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k)

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解析

EMソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.21_5207 / カテゴリ: モデル精密化
CTF補正タイプ: NONE
3次元再構成解像度: 2.76 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 7066947 / 対称性のタイプ: POINT
精密化最高解像度: 2.76 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_d0.0038529
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.48811599
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d6.8781209
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0411360
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0031454

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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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