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- PDB-9wsv: Cryo-EM structure of DAMGO-muOR-arrestin-1-Fab30 complex -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9wsv
タイトルCryo-EM structure of DAMGO-muOR-arrestin-1-Fab30 complex
要素
  • Beta-arrestin-1
  • DAMGO
  • Fab30 heavy chain
  • Fab30 light chain
  • Mu-type opioid receptor,Vasopressin V2 receptor
キーワードMEMBRANE PROTEIN / G-protein-coupled receptors / mu-opioid receptor / single particle / Cryo-EM
機能・相同性
機能・相同性情報


TGFBR3 regulates TGF-beta signaling / Opioid Signalling / MAP2K and MAPK activation / Activation of SMO / Golgi Associated Vesicle Biogenesis / renal water retention / Defective AVP does not bind AVPR2 and causes neurohypophyseal diabetes insipidus (NDI) / Lysosome Vesicle Biogenesis / spine apparatus / Vasopressin-like receptors ...TGFBR3 regulates TGF-beta signaling / Opioid Signalling / MAP2K and MAPK activation / Activation of SMO / Golgi Associated Vesicle Biogenesis / renal water retention / Defective AVP does not bind AVPR2 and causes neurohypophyseal diabetes insipidus (NDI) / Lysosome Vesicle Biogenesis / spine apparatus / Vasopressin-like receptors / regulation of systemic arterial blood pressure by vasopressin / vasopressin receptor activity / positive regulation of appetite / sperm ejaculation / G-protein activation / adenylate cyclase-inhibiting opioid receptor signaling pathway / Peptide ligand-binding receptors / beta-endorphin receptor activity / morphine receptor activity / negative regulation of Wnt protein secretion / renal water absorption / negative regulation of luteinizing hormone secretion / AP-2 adaptor complex binding / Ub-specific processing proteases / clathrin coat of coated pit / Cargo recognition for clathrin-mediated endocytosis / clathrin heavy chain binding / G protein-coupled opioid receptor activity / hemostasis / G protein-coupled opioid receptor signaling pathway / regulation of cellular response to stress / telencephalon development / G alpha (i) signalling events / Clathrin-mediated endocytosis / negative regulation of adenylate cyclase-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / negative regulation of nitric oxide biosynthetic process / clathrin-dependent endocytosis / desensitization of G protein-coupled receptor signaling pathway / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled acetylcholine receptor signaling pathway / behavioral response to ethanol / acetylcholine receptor binding / G protein-coupled receptor internalization / regulation of NMDA receptor activity / inositol hexakisphosphate binding / sensory perception / neuropeptide binding / positive regulation of neurogenesis / Thrombin signalling through proteinase activated receptors (PARs) / eating behavior / G alpha (s) signalling events / clathrin binding / small molecule binding / negative regulation of cytosolic calcium ion concentration / positive regulation of systemic arterial blood pressure / phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate binding / pseudopodium / transmission of nerve impulse / positive regulation of intracellular signal transduction / positive regulation of receptor internalization / positive regulation of vasoconstriction / negative regulation of Notch signaling pathway / G-protein alpha-subunit binding / endocytic vesicle / social behavior / voltage-gated calcium channel activity / activation of adenylate cyclase activity / cellular response to hormone stimulus / response to cytokine / T-tubule / sensory perception of pain / dendrite membrane / positive regulation of gluconeogenesis / presynaptic modulation of chemical synaptic transmission / dendrite cytoplasm / sarcoplasmic reticulum / neuropeptide signaling pathway / locomotory behavior / excitatory postsynaptic potential / clathrin-coated endocytic vesicle membrane / positive regulation of protein phosphorylation / receptor internalization / sarcolemma / G protein-coupled receptor binding / G protein-coupled receptor activity / GABA-ergic synapse / adenylate cyclase-modulating G protein-coupled receptor signaling pathway / adenylate cyclase-inhibiting G protein-coupled receptor signaling pathway / Vasopressin regulates renal water homeostasis via Aquaporins / adenylate cyclase-activating dopamine receptor signaling pathway / Cargo recognition for clathrin-mediated endocytosis / protein transport / G-protein beta-subunit binding / Clathrin-mediated endocytosis / adenylate cyclase-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / presynaptic membrane / cytoplasmic vesicle / G alpha (s) signalling events / phospholipase C-activating G protein-coupled receptor signaling pathway / molecular adaptor activity / ubiquitin-dependent protein catabolic process
類似検索 - 分子機能
Vasopressin V2 receptor / Vasopressin receptor / Mu opioid receptor / Arrestin, conserved site / Arrestins signature. / Arrestin / Arrestin, N-terminal / Opioid receptor / Arrestin-like, N-terminal / Arrestin C-terminal-like domain ...Vasopressin V2 receptor / Vasopressin receptor / Mu opioid receptor / Arrestin, conserved site / Arrestins signature. / Arrestin / Arrestin, N-terminal / Opioid receptor / Arrestin-like, N-terminal / Arrestin C-terminal-like domain / Arrestin (or S-antigen), N-terminal domain / Arrestin (or S-antigen), C-terminal domain / Arrestin (or S-antigen), C-terminal domain / Arrestin-like, C-terminal / G-protein coupled receptors family 1 signature. / 7 transmembrane receptor (rhodopsin family) / G protein-coupled receptor, rhodopsin-like / GPCR, rhodopsin-like, 7TM / G-protein coupled receptors family 1 profile. / Immunoglobulin E-set
類似検索 - ドメイン・相同性
DAMGO / Beta-arrestin-1 / Vasopressin V2 receptor / Mu-type opioid receptor
類似検索 - 構成要素
生物種Mus musculus (ハツカネズミ)
Homo sapiens (ヒト)
Bos taurus (ウシ)
synthetic construct (人工物)
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: 2.8 Å
データ登録者Zhang, H. / Wang, X. / Xi, K. / Shen, Q. / Xue, J. / Zhu, Y. / Yang, G. / Zhang, Y.
資金援助1件
組織認可番号国
Not funded
引用ジャーナル: Cell Res / 年: 2025
タイトル: The molecular basis of μ-opioid receptor signaling plasticity.
著者: Huibing Zhang / Xueting Wang / Kun Xi / Qingya Shen / Jianheng Xue / Yanqing Zhu / Shao-Kun Zang / Tianqiang Yu / Dan-Dan Shen / Jia Guo / Li-Nan Chen / Su-Yu Ji / Jiao Qin / Yingjun Dong / ...著者: Huibing Zhang / Xueting Wang / Kun Xi / Qingya Shen / Jianheng Xue / Yanqing Zhu / Shao-Kun Zang / Tianqiang Yu / Dan-Dan Shen / Jia Guo / Li-Nan Chen / Su-Yu Ji / Jiao Qin / Yingjun Dong / Mingming Zhao / Ming Yang / Haijing Wu / Guoli Yang / Yan Zhang /
要旨: Activation of the μ-opioid receptor (μOR) alleviates pain but also elicits adverse effects through diverse G proteins and β-arrestins. The structural details of μOR complexes with G and β- ...Activation of the μ-opioid receptor (μOR) alleviates pain but also elicits adverse effects through diverse G proteins and β-arrestins. The structural details of μOR complexes with G and β-arrestins have not been determined, impeding a comprehensive understanding of μOR signaling plasticity. Here, we present the cryo-EM structures of the μOR-G and μOR-βarr1 complexes, revealing selective conformational preferences of μOR when engaged with specific downstream signaling transducers. Integrated receptor pharmacology, including high-resolution structural analysis, cell signaling assays, and molecular dynamics simulations, demonstrated that transmembrane helix 1 (TM1) acts as an allosteric regulator of μOR signaling bias through differential stabilization of the G-, G-, and βarr1-bound states. Mechanistically, outward TM1 displacement confers structural flexibility that promotes G protein recruitment, whereas inward TM1 retraction facilitates βarr1 recruitment by stabilizing the intracellular binding pocket through coordinated interactions with TM2, TM7, and helix8. Structural comparisons between the G-, G-, and βarr1-bound complexes identified a TM1-fusion pocket with significant implications for downstream signaling regulation. Overall, we demonstrate that the conformational and thermodynamic heterogeneity of TM1 allosterically drives the downstream signaling specificity and plasticity of μOR, thereby expanding the understanding of μOR signal transduction mechanisms and providing new avenues for the rational design of analgesics.
履歴
登録2025年9月15日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBC
改定 1.02025年11月26日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年11月26日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年11月26日Data content type: Half map / Part number: 1 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年11月26日Data content type: Half map / Part number: 2 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年11月26日Data content type: Image / Data content type: Image / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年11月26日Data content type: Primary map / Data content type: Primary map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12025年12月24日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation_author.identifier_ORCID / _em_admin.last_update
改定 1.12025年12月24日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / EM metadata / Group: Database references / Experimental summary / Data content type: EM metadata / EM metadata / EM metadata / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Data content type: EM metadata / EM metadata ...EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation_author.identifier_ORCID / _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
R: Mu-type opioid receptor,Vasopressin V2 receptor
C: Beta-arrestin-1
H: Fab30 heavy chain
L: Fab30 light chain
P: DAMGO


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)136,8645
ポリマ－136,8645
非ポリマー00
水724
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 RC

#1: タンパク質 Mu-type opioid receptor,Vasopressin V2 receptor / M-OR-1 / MOR-1 / V2R / AVPR V2 / Antidiuretic hormone receptor / Renal-type arginine vasopressin receptor


分子量: 43316.148 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Mus musculus (ハツカネズミ), (組換発現) Homo sapiens (ヒト)
遺伝子: Oprm1, Mor, Oprm, AVPR2, ADHR, DIR, DIR3, V2R
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P42866, UniProt: P30518
#2: タンパク質 Beta-arrestin-1 / Arrestin beta-1 / Arrestin-2


分子量: 44135.273 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Bos taurus (ウシ) / 遺伝子: ARRB1
発現宿主: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
参照: UniProt: P17870

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抗体 , 2種, 2分子 HL

#3: 抗体 Fab30 heavy chain


分子量: 25333.227 Da / 分子数: 1 / 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)
#4: 抗体 Fab30 light chain


分子量: 23566.260 Da / 分子数: 1 / 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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タンパク質・ペプチド / 非ポリマー , 2種, 5分子 P

#5: タンパク質・ペプチド DAMGO


タイプ: Peptide-like / クラス: Synthetic opioid / 分子量: 513.587 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) synthetic construct (人工物) / 参照: DAMGO
#6: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 4 / 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: Complex of DAMGO bound MOR-arrestin2 protein / タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#5 / 由来: RECOMBINANT
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
21Mus musculus (ハツカネズミ)10090
31Bos taurus (ウシ)9913
由来(組換発現)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
21Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)7108
31Escherichia coli (大腸菌)562
緩衝液pH: 7.4
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）: 2000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 600 nm
撮影電子線照射量: 52 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON IV (4k x 4k)

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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
2PHENIX1.19.2_4158モデル精密化
13RELION３次元再構成
CTF補正タイプ: NONE
3次元再構成解像度: 2.8 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 233269 / 対称性のタイプ: POINT
精密化最高解像度: 2.8 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_d0.0047801
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.71110660
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d12.4322689
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0471276
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0051332

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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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