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- EMDB-29750: Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Hu... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-29750
タイトルCryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
マップデータstructure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
試料
  • 複合体: Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
    • タンパク質・ペプチド: DNA polymerase subunit gamma-1DNAポリメラーゼ
    • タンパク質・ペプチド: DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrialDNAポリメラーゼ
    • RNA: Mismatched RNA primer
    • DNA: Template DNA
キーワードMitochondrial DNA Polymerase / DNA Proofreading / Guide loop Engagement / REPLICATION-DNA-RNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


gamma DNA polymerase complex / mitochondrial DNA replication / positive regulation of DNA-directed DNA polymerase activity / DNA replication proofreading / single-stranded DNA 3'-5' DNA exonuclease activity / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素; 5'-リン酸モノエステル産生エンドデオキシリボヌクレアーゼ / DNA metabolic process / DNA polymerase processivity factor activity / mitochondrial nucleoid / 付加脱離酵素（リアーゼ）; 炭素-酸素リアーゼ類; その他の炭素-酸素リアーゼ ...gamma DNA polymerase complex / mitochondrial DNA replication / positive regulation of DNA-directed DNA polymerase activity / DNA replication proofreading / single-stranded DNA 3'-5' DNA exonuclease activity / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素; 5'-リン酸モノエステル産生エンドデオキシリボヌクレアーゼ / DNA metabolic process / DNA polymerase processivity factor activity / mitochondrial nucleoid / 付加脱離酵素（リアーゼ）; 炭素-酸素リアーゼ類; その他の炭素-酸素リアーゼ / 5'-deoxyribose-5-phosphate lyase activity / DNA polymerase binding / base-excision repair, gap-filling / 3'-5' exonuclease activity / Transcriptional activation of mitochondrial biogenesis / DNA-templated DNA replication / double-stranded DNA binding / in utero embryonic development / protease binding / DNAポリメラーゼ / DNA-directed DNA polymerase activity / ミトコンドリアマトリックス / intracellular membrane-bounded organelle / chromatin binding / protein-containing complex / ミトコンドリア / DNA binding / identical protein binding / 細胞質
類似検索 - 分子機能
DNA-directed DNA-polymerase, family A, mitochondria / DNA mitochondrial polymerase, exonuclease domain / : / DNA mitochondrial polymerase exonuclease domain / POLG2, C-terminal / Glycyl-tRNA synthetase/DNA polymerase subunit gamma-2 / Anticodon-binding / Anticodon binding domain / DNA-directed DNA polymerase, family A, conserved site / DNA polymerase family A signature. ...DNA-directed DNA-polymerase, family A, mitochondria / DNA mitochondrial polymerase, exonuclease domain / : / DNA mitochondrial polymerase exonuclease domain / POLG2, C-terminal / Glycyl-tRNA synthetase/DNA polymerase subunit gamma-2 / Anticodon-binding / Anticodon binding domain / DNA-directed DNA polymerase, family A, conserved site / DNA polymerase family A signature. / DNA-directed DNA polymerase, family A, palm domain / DNA polymerase A domain / Anticodon-binding domain superfamily / Class II Aminoacyl-tRNA synthetase/Biotinyl protein ligase (BPL) and lipoyl protein ligase (LPL) / Ribonuclease H-like superfamily / DNA/RNA polymerase superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA polymerase subunit gamma-1 / DNA polymerase subunit gamma-2
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト) / synthetic RNA (人工物) / synthetic construct (人工物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.73 Å
データ登録者Nayak AR / Buchel G / Herbine KH / Sarfallah A / Sokolova VO / Zamudio-Ochoa A / Temiakov D
資金援助 米国, 1件
OrganizationGrant number国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)NIH GM131832 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: Structural basis for DNA proofreading.
著者: Gina Buchel / Ashok R Nayak / Karl Herbine / Azadeh Sarfallah / Viktoriia O Sokolova / Angelica Zamudio-Ochoa / Dmitry Temiakov /
要旨: DNA polymerase (DNAP) can correct errors in DNA during replication by proofreading, a process critical for cell viability. However, the mechanism by which an erroneously incorporated base ...DNA polymerase (DNAP) can correct errors in DNA during replication by proofreading, a process critical for cell viability. However, the mechanism by which an erroneously incorporated base translocates from the polymerase to the exonuclease site and the corrected DNA terminus returns has remained elusive. Here, we present an ensemble of nine high-resolution structures representing human mitochondrial DNA polymerase Gamma, Polγ, captured during consecutive proofreading steps. The structures reveal key events, including mismatched base recognition, its dissociation from the polymerase site, forward translocation of DNAP, alterations in DNA trajectory, repositioning and refolding of elements for primer separation, DNAP backtracking, and displacement of the mismatched base into the exonuclease site. Altogether, our findings suggest a conserved 'bolt-action' mechanism of proofreading based on iterative cycles of DNAP translocation without dissociation from the DNA, facilitating primer transfer between catalytic sites. Functional assays and mutagenesis corroborate this mechanism, connecting pathogenic mutations to crucial structural elements in proofreading steps.
履歴
登録2023年2月13日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年1月10日-
マップ公開2024年1月10日-
更新2024年1月10日-
現状2024年1月10日処理サイト: RCSB / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_29750.png

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_29750.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 115.9 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.8256 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.04
最小 - 最大-0.28950197 - 0.49296388
平均 (標準偏差)0.00023361127 (±0.013649463)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderZYX
Origin000
サイズ312312312
Spacing312312312
セルA=B=C: 257.58722 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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追加マップ: Masked half map B

ファイルemd_29750_additional_1.map
注釈Masked half map B
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: Masked half map A

ファイルemd_29750_additional_2.map
注釈Masked half map A
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Raw unfiltrered half map A

ファイルemd_29750_half_map_1.map
注釈Raw unfiltrered half map A
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: Raw unfiltrered half map B

ファイルemd_29750_half_map_2.map
注釈Raw unfiltrered half map B
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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試料の構成要素

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全体 : Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Hu...

全体名称: Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
要素
  • 複合体: Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
    • タンパク質・ペプチド: DNA polymerase subunit gamma-1DNAポリメラーゼ
    • タンパク質・ペプチド: DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrialDNAポリメラーゼ
    • RNA: Mismatched RNA primer
    • DNA: Template DNA

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超分子 #1: Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Hu...

超分子名称: Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
詳細: Human mitochondrial DNA polymerase PolG (exonuclease deficient D198A/E200A variant) assembled on an RNA-DNA scaffold in the presence of GTP
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 362 KDa

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分子 #1: DNA polymerase subunit gamma-1

分子名称: DNA polymerase subunit gamma-1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: DNAポリメラーゼ
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 139.628672 KDa
組換発現生物種: Spodoptera frugiperda (ツマジロクサヨトウ)
配列文字列: MSRLLWRKVA GATVGPGPVP APGRWVSSSV PASDPSDGQR RRQQQQQQQQ QQQQQPQQPQ VLSSEGGQLR HNPLDIQMLS RGLHEQIFG QGGEMPGEAA VRRSVEHLQK HGLWGQPAVP LPDVELRLPP LYGDNLDQHF RLLAQKQSLP YLEAANLLLQ A QLPPKPPA ...文字列:
MSRLLWRKVA GATVGPGPVP APGRWVSSSV PASDPSDGQR RRQQQQQQQQ QQQQQPQQPQ VLSSEGGQLR HNPLDIQMLS RGLHEQIFG QGGEMPGEAA VRRSVEHLQK HGLWGQPAVP LPDVELRLPP LYGDNLDQHF RLLAQKQSLP YLEAANLLLQ A QLPPKPPA WAWAEGWTRY GPEGEAVPVA IPEERALVFA VAVCLAEGTC PTLAVAISPS AWYSWCSQRL VEERYSWTSQ LS PADLIPL EVPTGASSPT QRDWQEQLVV GHNVSFDRAH IREQYLIQGS RMRFLDTMSM HMAISGLSSF QRSLWIAAKQ GKH KVQPPT KQGQKSQRKA RRGPAISSWD WLDISSVNSL AEVHRLYVGG PPLEKEPREL FVKGTMKDIR ENFQDLMQYC AQDV WATHE VFQQQLPLFL ERCPHPVTLA GMLEMGVSYL PVNQNWERYL AEAQGTYEEL QREMKKSLMD LANDACQLLS GERYK EDPW LWDLEWDLQE FKQKKAKKVK KEPATASKLP IEGAGAPGDP MDQEDLGPCS EEEEFQQDVM ARACLQKLKG TTELLP KRP QHLPGHPGWY RKLCPRLDDP AWTPGPSLLS LQMRVTPKLM ALTWDGFPLH YSERHGWGYL VPGRRDNLAK LPTGTTL ES AGVVCPYRAI ESLYRKHCLE QGKQQLMPQE AGLAEEFLLT DNSAIWQTVE ELDYLEVEAE AKMENLRAAV PGQPLALT A RGGPKDTQPS YHHGNGPYND VDIPGCWFFK LPHKDGNSCN VGSPFAKDFL PKMEDGTLQA GPGGASGPRA LEINKMISF WRNAHKRISS QMVVWLPRSA LPRAVIRHPD YDEEGLYGAI LPQVVTAGTI TRRAVEPTWL TASNARPDRV GSELKAMVQA PPGYTLVGA DVDSQELWIA AVLGDAHFAG MHGCTAFGWM TLQGRKSRGT DLHSKTATTV GISREHAKIF NYGRIYGAGQ P FAERLLMQ FNHRLTQQEA AEKAQQMYAA TKGLRWYRLS DEGEWLVREL NLPVDRTEGG WISLQDLRKV QRETARKSQW KK WEVVAER AWKGGTESEM FNKLESIATS DIPRTPVLGC CISRALEPSA VQEEFMTSRV NWVVQSSAVD YLHLMLVAMK WLF EEFAID GRFCISIHDE VRYLVREEDR YRAALALQIT NLLTRCMFAY KLGLNDLPQS VAFFSAVDID RCLRKEVTMD CKTP SNPTG MERRYGIPQG EALDIYQIIE LTKGSLEKRS QPGP

UniProtKB: DNA polymerase subunit gamma-1

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分子 #2: DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrial

分子名称: DNA polymerase subunit gamma-2, mitochondrial / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 2 / 光学異性体: LEVO / EC番号: DNAポリメラーゼ
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
分子量理論値: 54.991 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MRSRVAVRAC HKVCRCLLSG FGGRVDAGQP ELLTERSSPK GGHVKSHAEL EGNGEHPEAP GSGEGSEALL EICQRRHFLS GSKQQLSRD SLLSGCHPGF GPLGVELRKN LAAEWWTSVV VFREQVFPVD ALHHKPGPLL PGDSAFRLVS AETLREILQD K ELSKEQLV ...文字列:
MRSRVAVRAC HKVCRCLLSG FGGRVDAGQP ELLTERSSPK GGHVKSHAEL EGNGEHPEAP GSGEGSEALL EICQRRHFLS GSKQQLSRD SLLSGCHPGF GPLGVELRKN LAAEWWTSVV VFREQVFPVD ALHHKPGPLL PGDSAFRLVS AETLREILQD K ELSKEQLV AFLENVLKTS GKLRENLLHG ALEHYVNCLD LVNKRLPYGL AQIGVCFHPV FDTKQIRNGV KSIGEKTEAS LV WFTPPRT SNQWLDFWLR HRLQWWRKFA MSPSNFSSSD CQDEEGRKGN KLYYNFPWGK ELIETLWNLG DHELLHMYPG NVS KLHGRD GRKNVVPCVL SVNGDLDRGM LAYLYDSFQL TENSFTRKKN LHRKVLKLHP CLAPIKVALD VGRGPTLELR QVCQ GLFNE LLENGISVWP GYLETMQSSL EQLYSKYDEM SILFTVLVTE TTLENGLIHL RSRDTTMKEM MHISKLKDFL IKYIS SAKN V

UniProtKB: DNA polymerase subunit gamma-2

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分子 #3: Mismatched RNA primer

分子名称: Mismatched RNA primer / タイプ: rna / ID: 3 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: synthetic RNA (人工物)
分子量理論値: 7.857758 KDa
配列文字列:
GAAGACAGUC UGCGGCGCGC GGGG

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分子 #4: Template DNA

分子名称: Template DNA / タイプ: dna / ID: 4 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 9.176879 KDa
配列文字列:
(DG)(DG)(DT)(DA)(DG)(DA)(DT)(DC)(DC)(DC) (DG)(DC)(DG)(DC)(DG)(DC)(DC)(DG)(DC)(DA) (DG)(DA)(DC)(DT)(DG)(DT)(DC)(DT)(DT) (DC)

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態particle

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試料調製

濃度0.52 mg/mL
緩衝液pH: 7.9
詳細: 10 mM Tris pH 7.9, 100 mM NaCl, 10 mM DTT, and 2 mM MgCl2
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 雰囲気: AIR
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 277 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV
詳細1:1 complex of Exo- PolG and RNA-DNA scaffold in the presence of 0.1 mM dGTP

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm / 倍率（公称値）: 105000
特殊光学系エネルギーフィルター - スリット幅: 20 eV
試料ステージホルダー冷却材: NITROGEN
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 撮影したグリッド数: 2 / 実像数: 12937 / 平均電子線量: 60.0 e/Å2
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 14667792
初期モデルモデルのタイプ: NONE / 詳細: Ab-initio reconstruction in cryoSPARC
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 3次元分類クラス数: 4 / 平均メンバー数/クラス: 551551 / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.2)
詳細: The final classification into four classes, resulted in a 3Dclass with 551551 particles that yielded the G-loop engagement complex (VI).
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.73 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.2) / 使用した粒子像数: 551551
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT
得られたモデル

PDB-8g5n:
Cryo-EM structure of the Guide loop Engagement Complex (VI) of Human Mitochondrial DNA Polymerase Gamma

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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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