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- EMDB-32894: Cryo-EM structure of Na+,K+-ATPase in the E2P state formed by ATP -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-32894
タイトルCryo-EM structure of Na+,K+-ATPase in the E2P state formed by ATP
マップデータ
試料
  • 複合体: Sodium/potassium-transporting ATPase
    • タンパク質・ペプチド: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha
    • タンパク質・ペプチド: Na+,K+-ATPase beta subunit
    • タンパク質・ペプチド: FXYD domain-containing ion transport regulator
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: SODIUM IONナトリウム
  • リガンド: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE
  • リガンド: CHOLESTEROLコレステロール
  • リガンド: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE
  • リガンド: water水
機能・相同性
機能・相同性情報


regulation of monoatomic ion transport / P-type potassium transmembrane transporter activity / sodium:potassium-exchanging ATPase complex / ion channel regulator activity / sodium ion transport / monoatomic ion transport / potassium ion transport / ATP hydrolysis activity / ATP binding / 生体膜 ...regulation of monoatomic ion transport / P-type potassium transmembrane transporter activity / sodium:potassium-exchanging ATPase complex / ion channel regulator activity / sodium ion transport / monoatomic ion transport / potassium ion transport / ATP hydrolysis activity / ATP binding / 生体膜 / metal ion binding / 細胞膜
類似検索 - 分子機能
: / Ion-transport regulator, FXYD motif / ATP1G1/PLM/MAT8 family / FXYD family signature. / Sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta / Sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta superfamily / Sodium / potassium ATPase beta chain / Sodium and potassium ATPases beta subunits signature 1. / Sodium and potassium ATPases beta subunits signature 2. / P-type ATPase subfamily IIC, subunit alpha ...: / Ion-transport regulator, FXYD motif / ATP1G1/PLM/MAT8 family / FXYD family signature. / Sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta / Sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta superfamily / Sodium / potassium ATPase beta chain / Sodium and potassium ATPases beta subunits signature 1. / Sodium and potassium ATPases beta subunits signature 2. / P-type ATPase subfamily IIC, subunit alpha / Cation-transporting P-type ATPase, C-terminal / Cation transporting ATPase, C-terminus / Cation transporter/ATPase, N-terminus / Cation-transporting P-type ATPase, N-terminal / Cation transporter/ATPase, N-terminus / Cation transport ATPase (P-type) / 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
Sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta / Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha / FXYD domain-containing ion transport regulator
類似検索 - 構成要素
生物種Squalus acanthias (アブラツノザメ) / spiny dogfish (アブラツノザメ)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.4 Å
データ登録者Kanai R / Cornelius F / Vilsen B / Toyoshima C
資金援助 日本, デンマーク, 6件
OrganizationGrant number国
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)19H00975 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)18K06148 日本
Danish Council for Independent ResearchDFF7016-00193B デンマーク
Danish Council for Independent ResearchDFF4183-00011A デンマーク
Novo Nordisk FoundationNNF14OC0013409 デンマーク
Novo Nordisk FoundationNNF13OC0006555 デンマーク
引用ジャーナル: Proc Natl Acad Sci U S A / 年: 2022
タイトル: Cryoelectron microscopy of Na,K-ATPase in the two E2P states with and without cardiotonic steroids.
著者: Ryuta Kanai / Flemming Cornelius / Bente Vilsen / Chikashi Toyoshima /
要旨: Cryoelectron microscopy (cryo-EM) was applied to Na+,K+-ATPase (NKA) to determine the structures of two E2P states, one (E2PATP) formed by ATP and Mg2+ in the forward reaction, and the other (E2PPi) ...Cryoelectron microscopy (cryo-EM) was applied to Na+,K+-ATPase (NKA) to determine the structures of two E2P states, one (E2PATP) formed by ATP and Mg2+ in the forward reaction, and the other (E2PPi) formed by inorganic phosphate (Pi) and Mg2+ in the backward reaction, with and without ouabain or istaroxime, representatives of classical and new-generation cardiotonic steroids (CTSs). These two E2P states exhibit different biochemical properties. In particular, K+-sensitive acceleration of the dephosphorylation reaction is not observed with E2PPi, attributed to the presence of a Mg2+ ion in the transmembrane cation binding sites. The cryo-EM structures of NKA demonstrate that the two E2P structures are nearly identical but Mg2+ in the transmembrane binding cavity is identified only in E2PPi, corroborating the idea that it should be denoted as E2PPi·Mg2+. We can now explain why the absence of transmembrane Mg2+ in E2PATP confers the K+ sensitivity in dephosphorylation. In addition, we show that ATP bridges the actuator (A) and nucleotide binding (N) domains, stabilizing the E2PATP state; CTS binding causes hardly any changes in the structure of NKA, both in E2PATP and E2PPi·Mg2+, indicating that the binding mechanism is conformational selection; and istaroxime binds to NKA, extending its aminoalkyloxime group deep into the cation binding site. This orientation is upside down compared to that of classical CTSs with respect to the steroid ring. Notably, mobile parts of NKA are resolved substantially better in the electron microscopy (EM) maps than in previous X-ray structures, including sugars sticking out from the β-subunit and many phospholipid molecules.
履歴
登録2022年2月16日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年4月27日-
マップ公開2022年4月27日-
更新2022年4月27日-
現状2022年4月27日処理サイト: PDBj / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_32894.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_32894.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 52.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.076 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.019
最小 - 最大-0.065698646 - 0.10888232
平均 (標準偏差)0.0005181478 (±0.004662451)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ240240240
Spacing240240240
セルA=B=C: 258.24 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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試料の構成要素

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全体 : Sodium/potassium-transporting ATPase

全体名称: Sodium/potassium-transporting ATPase
要素
  • 複合体: Sodium/potassium-transporting ATPase
    • タンパク質・ペプチド: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha
    • タンパク質・ペプチド: Na+,K+-ATPase beta subunit
    • タンパク質・ペプチド: FXYD domain-containing ion transport regulator
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: SODIUM IONナトリウム
  • リガンド: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE
  • リガンド: CHOLESTEROLコレステロール
  • リガンド: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE
  • リガンド: water水

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超分子 #1: Sodium/potassium-transporting ATPase

超分子名称: Sodium/potassium-transporting ATPase / タイプ: complex / キメラ: Yes / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#3
由来(天然)生物種: Squalus acanthias (アブラツノザメ)

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分子 #1: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha

分子名称: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 2 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: spiny dogfish (アブラツノザメ)
分子量理論値: 113.389859 KDa
配列文字列: MGKGTASDKY EPAATSENAT KSKKKGKKDK IDKKRDLDEL KKEVSMDDHK LSLDELHNKY GTDLTRGLTN ARAKEILARD GPNSLTPPP TTPEWIKFCR QLFGGFSILL WIGAILCFLA YGIQAATEDE PANDNLYLGV VLSTVVIVTG CFSYYQEAKS S RIMDSFKN ...文字列:
MGKGTASDKY EPAATSENAT KSKKKGKKDK IDKKRDLDEL KKEVSMDDHK LSLDELHNKY GTDLTRGLTN ARAKEILARD GPNSLTPPP TTPEWIKFCR QLFGGFSILL WIGAILCFLA YGIQAATEDE PANDNLYLGV VLSTVVIVTG CFSYYQEAKS S RIMDSFKN MVPQQALVIR DGEKSTINAE FVVAGDLVEV KGGDRIPADL RIISAHGCKV DNSSLTGESE PQTRSPEFSS EN PLETRNI AFFSTNCVEG TARGVVVYTG DRTVMGRIAT LASGLEVGRT PIAIEIEHFI HIITGVAVFL GVSFFILSLI LGY SWLEAV IFLIGIIVAN VPEGLLATVT VCLTLTAKRM ARKNCLVKNL EAVETLGSTS TICS(PHD)KTGTL TQNRMTVAHM WFDNQIHEA DTTENQSGAA FDKTSATWSA LSRIAALCNR AVFQAGQDNV PILKRSVAGD ASESALLKCI ELCCGSVQGM R DRNPKIVE IPFNSTNKYQ LSIHENEKSS ESRYLLVMKG APERILDRCS TILLNGAEEP LKEDMKEAFQ NAYLELGGLG ER VLGFCHF ALPEDKYNEG YPFDADEPNF PTTDLCFVGL MAMIDPPRAA VPDAVGKCRS AGIKVIMVTG DHPITAKAIA KGV GIISEG NETIEDIAAR LNIPIGQVNP RDAKACVVHG SDLKDLSTEV LDDILHYHTE IVFARTSPQQ KLIIVEGCQR QGAI VAVTG DGVNDSPALK KADIGVAMGI SGSDVSKQAA DMILLDDNFA SIVTGVEEGR LIFDNLKKSI AYTLTSNIPE ITPFL VFII GNVPLPLGTV TILCIDLGTD MVPAISLAYE QAESDIMKRQ PRNPKTDKLV NERLISMAYG QIGMIQALGG FFSYFV ILA ENGFLPMDLI GKRVRWDDRW ISDVEDSFGQ QWTYEQRKIV EFTCHTSFFI SIVVVQWADL IICKTRRNSI FQQGMKN KI LIFGLFEETA LAAFLSYCPG TDVALRMYPL KPSWWFCAFP YSLIIFLYDE MRRFIIRRSP GGWVEQETYY

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分子 #2: Na+,K+-ATPase beta subunit

分子名称: Na+,K+-ATPase beta subunit / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 2 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: spiny dogfish (アブラツノザメ)
分子量理論値: 35.176125 KDa
配列文字列: MARGKSKETD GGWKKFLWDS EKKEFLGRTG SSWFKIFLFY LIFYGCLAGI FIGTIQVLLL TLSDFEPKYQ DRVAPPGLSH APYAIKTEI SFSISNPKSY ESFVKSMHKL MDLYNESSQA GNSPFEDCSD TPADYIKRGD LDDSQGQKKA CRFSRMWLKN C SGLDDTTY ...文字列:
MARGKSKETD GGWKKFLWDS EKKEFLGRTG SSWFKIFLFY LIFYGCLAGI FIGTIQVLLL TLSDFEPKYQ DRVAPPGLSH APYAIKTEI SFSISNPKSY ESFVKSMHKL MDLYNESSQA GNSPFEDCSD TPADYIKRGD LDDSQGQKKA CRFSRMWLKN C SGLDDTTY GYAEGKPCVV AKLNRIIGFY PKPLKNTTDL PEELQANYNQ YVLPLRCAAK REEDREKIGS IEYFGLGGYA GF PLQYYPY YGKRLQKKYL QPLLAIQFTN LTQNMELRIE CKVYGENIDY SEKDRFRGRF EVKIEVKS

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分子 #3: FXYD domain-containing ion transport regulator

分子名称: FXYD domain-containing ion transport regulator / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 2 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: spiny dogfish (アブラツノザメ)
分子量理論値: 10.195847 KDa
配列文字列:
MLGAATGLMV LVAVTQGVWA MDPEGPDNDE RFTYDYYRLR VVGLIVAAVL CVIGIIILLA GKCRCKFNQN KRTRSNSGTA TAQHLLQPG EATEC

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分子 #8: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 8 / コピー数: 2 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

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分子 #9: SODIUM ION

分子名称: SODIUM ION / タイプ: ligand / ID: 9 / コピー数: 4
分子量理論値: 22.99 Da

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分子 #10: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE

分子名称: ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / タイプ: ligand / ID: 10 / コピー数: 2 / 式: ATP
分子量理論値: 507.181 Da
Chemical component information

ChemComp-ATP:
ADENOSINE-5'-TRIPHOSPHATE / ATP / ATP, エネルギー貯蔵分子*YM / アデノシン三リン酸

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分子 #11: CHOLESTEROL

分子名称: CHOLESTEROL / タイプ: ligand / ID: 11 / コピー数: 8 / 式: CLR
分子量理論値: 386.654 Da
Chemical component information

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL / コレステロ-ル / コレステロール

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分子 #12: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE

分子名称: 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / タイプ: ligand / ID: 12 / コピー数: 24 / 式: PCW
分子量理論値: 787.121 Da
Chemical component information

ChemComp-PCW:
1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / O-(1-O,2-O-ジオレオイル-L-グリセロ-3-ホスホ)コリン / DOPC, リン脂質*YM

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分子 #13: water

分子名称: water / タイプ: ligand / ID: 13 / コピー数: 4 / 式: HOH
分子量理論値: 18.015 Da
Chemical component information

ChemComp-HOH:
WATER / 水

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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1.5 mg/mL
緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度式名称
13.0 mMNaCl塩化ナトリウムsodium chloride塩化ナトリウム
1.0 mMC10H14N5O13P3Na2ATP.2Na
3.0 mMMgCl2magnesium chloride
20.0 mMC3H4N2imidazoleイミダゾール
1.0 mMC4H10O2S2DTT
0.01 %C28H58O9C12E8
グリッドモデル: C-flat-1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 300 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 支持フィルム - Film thickness: 20.0 nm / 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: 99.9 % / チャンバー内温度: 279 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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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C2レンズ絞り径: 50.0 µm / 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）: 2.5 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 µm
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 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

CTF補正ソフトウェア - 名称: CTFFIND (ver. 4.1.14)
初期モデルモデルのタイプ: OTHER
詳細: Deposition ID: D_1300027386 was used as the startup model.
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.3)
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.3)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.3)
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C2 (2回回転対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.4 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 3.1.3) / 使用した粒子像数: 75030
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

7d91

精密化空間: REAL / プロトコル: RIGID BODY FIT / 温度因子: 64 / 当てはまり具合の基準: Correlation Coeeficient
得られたモデル

PDB-7wyu:
Cryo-EM structure of Na+,K+-ATPase in the E2P state formed by ATP

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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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