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-基本情報
登録情報 | データベース: PDB / ID: 5ldw | ||||||
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タイトル | Structure of mammalian respiratory Complex I, class1 | ||||||
要素 |
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キーワード | OXIDOREDUCTASE (酸化還元酵素) / NADH:ubiquinone oxidoreductase / multienzyme complexes / Complex I (NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型)) / mitochondria (ミトコンドリア) | ||||||
機能・相同性 | 機能・相同性情報 Complex I biogenesis / RHOG GTPase cycle / cellular response to oxygen levels / mitochondrial large ribosomal subunit binding / Respiratory electron transport / gliogenesis / neural precursor cell proliferation / [2Fe-2S] cluster assembly / mitochondrial respirasome / NADH dehydrogenase activity ...Complex I biogenesis / RHOG GTPase cycle / cellular response to oxygen levels / mitochondrial large ribosomal subunit binding / Respiratory electron transport / gliogenesis / neural precursor cell proliferation / [2Fe-2S] cluster assembly / mitochondrial respirasome / NADH dehydrogenase activity / oxygen sensor activity / 細胞呼吸 / ubiquinone binding / acyl binding / electron transport coupled proton transport / Neutrophil degranulation / mitochondrial ATP synthesis coupled electron transport / acyl carrier activity / NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) / mitochondrial respiratory chain complex I / apoptotic mitochondrial changes / mitochondrial respiratory chain complex I assembly / mitochondrial electron transport, NADH to ubiquinone / NADH dehydrogenase (ubiquinone) activity / quinone binding / ATP synthesis coupled electron transport / negative regulation of intrinsic apoptotic signaling pathway / 細胞呼吸 / ATP metabolic process / reactive oxygen species metabolic process / respiratory electron transport chain / 神経発生 / regulation of mitochondrial membrane potential / fatty acid binding / apoptotic signaling pathway / ミトコンドリア / ミトコンドリア / 2 iron, 2 sulfur cluster binding / negative regulation of cell growth / fatty acid biosynthetic process / NAD binding / FMN binding / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / response to oxidative stress / ミトコンドリア内膜 / oxidoreductase activity / ミトコンドリアマトリックス / negative regulation of DNA-templated transcription / ubiquitin protein ligase binding / ミトコンドリア / 核質 / metal ion binding / 細胞質 類似検索 - 分子機能 | ||||||
生物種 | Bos taurus (ウシ) | ||||||
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: 4.27 Å | ||||||
データ登録者 | Vinothkumar, K.R. / Zhu, J. / Hirst, J. | ||||||
資金援助 | 英国, 1件
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引用 | ジャーナル: Nature / 年: 2016 タイトル: Structure of mammalian respiratory complex I. 著者: Jiapeng Zhu / Kutti R Vinothkumar / Judy Hirst / 要旨: Complex I (NADH:ubiquinone oxidoreductase), one of the largest membrane-bound enzymes in the cell, powers ATP synthesis in mammalian mitochondria by using the reducing potential of NADH to drive ...Complex I (NADH:ubiquinone oxidoreductase), one of the largest membrane-bound enzymes in the cell, powers ATP synthesis in mammalian mitochondria by using the reducing potential of NADH to drive protons across the inner mitochondrial membrane. Mammalian complex I (ref. 1) contains 45 subunits, comprising 14 core subunits that house the catalytic machinery (and are conserved from bacteria to humans) and a mammalian-specific cohort of 31 supernumerary subunits. Knowledge of the structures and functions of the supernumerary subunits is fragmentary. Here we describe a 4.2-Å resolution single-particle electron cryomicroscopy structure of complex I from Bos taurus. We have located and modelled all 45 subunits, including the 31 supernumerary subunits, to provide the entire structure of the mammalian complex. Computational sorting of the particles identified different structural classes, related by subtle domain movements, which reveal conformationally dynamic regions and match biochemical descriptions of the 'active-to-de-active' enzyme transition that occurs during hypoxia. Our structures therefore provide a foundation for understanding complex I assembly and the effects of mutations that cause clinically relevant complex I dysfunctions, give insights into the structural and functional roles of the supernumerary subunits and reveal new information on the mechanism and regulation of catalysis. | ||||||
履歴 |
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構造ビューア | 分子: MolmilJmol/JSmol |
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PDBx/mmCIF形式 | 5ldw.cif.gz | 1.3 MB | 表示 | PDBx/mmCIF形式 |
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PDB形式 | pdb5ldw.ent.gz | 1 MB | 表示 | PDB形式 |
PDBx/mmJSON形式 | 5ldw.json.gz | ツリー表示 | PDBx/mmJSON形式 | |
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アーカイブディレクトリ | https://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/ld/5ldw ftp://data.pdbj.org/pub/pdb/validation_reports/ld/5ldw | HTTPS FTP |
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-関連構造データ
-リンク
-集合体
登録構造単位 |
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1 |
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-要素
-NADH-ubiquinone oxidoreductase chain ... , 7種, 7分子 AHJKLMN
#1: タンパク質 | 分子量: 13058.521 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: Residues 28-50 are disordered or poor density / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03898, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) |
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#8: タンパク質 | 分子量: 35688.773 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: Residues 201-217 are disordered / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03887, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) |
#10: タンパク質 | 分子量: 19082.479 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03924, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) |
#11: タンパク質 | 分子量: 10800.186 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03902, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) |
#12: タンパク質 | 分子量: 68327.922 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03920, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) |
#13: タンパク質 | 分子量: 52130.750 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03910, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) |
#14: タンパク質 | 分子量: 39274.930 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P03892, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] iron-sulfur protein ... , 7種, 7分子 BCDIQRe
#2: タンパク質 | 分子量: 20104.531 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: This chain coordinates an iron-sulphur cluster (SF4) 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P42026, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型), NADHデヒドロゲナーゼ |
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#3: タンパク質 | 分子量: 26464.807 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P23709, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型), NADHデヒドロゲナーゼ |
#4: タンパク質 | 分子量: 49165.289 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: Residues 51-60 not modelled 129 is R for Cambridge cows instead of Q 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P17694, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型), NADHデヒドロゲナーゼ |
#9: タンパク質 | 分子量: 20219.947 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: This chain coordinates 2 iron-sulphur clusters (SF4) 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P42028, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型), NADHデヒドロゲナーゼ |
#17: タンパク質 | 分子量: 9634.868 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#18: タンパク質 | 分子量: 8316.853 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: This chain coordinates a zinc atom / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P23934 |
#30: タンパク質 | 分子量: 12563.475 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02379 |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] flavoprotein ... , 3種, 3分子 EFs
#5: タンパク質 | 分子量: 23840.361 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: This chain coordinates an iron-sulphur cluster (FES) 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P04394, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型), NADHデヒドロゲナーゼ |
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#6: タンパク質 | 分子量: 48562.137 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: This chain coordinates SF4 and also binds FMN / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P25708, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型), NADHデヒドロゲナーゼ |
#44: タンパク質・ペプチド | 分子量: 2996.685 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
-タンパク質 , 2種, 3分子 GTU
#7: タンパク質 | 分子量: 71847.797 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: This chain coordinates 2xSF4 and 1FES. We are uncertain of the register 210-692 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) 参照: UniProt: P15690, NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型), NADHデヒドロゲナーゼ |
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#20: タンパク質 | 分子量: 10119.541 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P52505 |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 alpha subcomplex subunit ... , 12種, 12分子 OPSVWXYZabqr
#15: タンパク質 | 分子量: 34256.562 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 詳細: We are uncertain of the register 5-90 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P34942 |
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#16: タンパク質 | 分子量: 25549.350 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 詳細: Residue range 187-199, 253-279 not modelled and none of the residues are assigned as the density doesn't allow it. The density for NAP is prominent and has been modelled. 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#19: タンパク質 | 分子量: 11097.824 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02370 |
#21: タンパク質 | 分子量: 13203.414 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P23935 |
#22: タンパク質 | 分子量: 15083.544 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02366 |
#23: タンパク質 | 分子量: 18115.223 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P42029 |
#24: タンパク質 | 分子量: 14772.021 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q8HXG6 |
#25: タンパク質 | 分子量: 14135.900 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q95KV7 |
#26: タンパク質 | 分子量: 8117.445 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02377 |
#27: タンパク質 | 分子量: 7860.488 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02371 |
#42: タンパク質 | 分子量: 17115.508 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: O97725 |
#43: タンパク質 | 分子量: 7422.140 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 subunit ... , 2種, 2分子 cd
#28: タンパク質・ペプチド | 分子量: 5836.698 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02376 |
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#29: タンパク質 | 分子量: 11988.300 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02827 |
-NADH dehydrogenase [ubiquinone] 1 beta subcomplex subunit ... , 11種, 11分子 fghijklmnop
#31: タンパク質 | 分子量: 6978.148 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02378 |
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#32: タンパク質 | 分子量: 14469.059 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q8HXG5 |
#33: タンパク質 | 分子量: 12614.555 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02380 |
#34: タンパク質 | 分子量: 10234.333 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02367 |
#35: タンパク質 | 分子量: 4443.468 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#36: タンパク質 | 分子量: 6315.777 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#37: タンパク質 | 分子量: 10060.393 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) |
#38: タンパク質 | 分子量: 13415.493 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: P48305 |
#39: タンパク質 | 分子量: 19246.094 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02369 |
#40: タンパク質 | 分子量: 16297.649 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02368 |
#41: タンパク質 | 分子量: 16906.949 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Bos taurus (ウシ) / 参照: UniProt: Q02373 |
-非ポリマー , 5種, 11分子
#45: 化合物 | ChemComp-SF4 / #46: 化合物 | #47: 化合物 | ChemComp-FMN / | #48: 化合物 | ChemComp-NAP / | #49: 化合物 | ChemComp-ZN / | |
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-実験情報
-実験
実験 | 手法: 電子顕微鏡法 |
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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 |
-試料調製
構成要素 | 名称: Bovine respiratory Complex I / タイプ: COMPLEX 詳細: Complex I is the first enzyme in the electron transport chain located in the inner membrane of mitochondria and in higher eukaryotes, it is a multi-subunit membrane protein complex, consisting of >40 subunits. Entity ID: #1-#44 / 由来: NATURAL |
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分子量 | 値: 1 MDa / 実験値: NO |
由来(天然) | 生物種: Bos taurus (ウシ) / 細胞内の位置: Mitochondria / 器官: Heart / Organelle: Mitochondria |
緩衝液 | pH: 8 / 詳細: 20 mM TRIS-HCL, 150 mM NaCl, 0.03% CYMAL-7 |
緩衝液成分 | 濃度: 150 mM / 名称: sodium chloride塩化ナトリウム / 式: NaCl塩化ナトリウム |
試料 | 濃度: 3.5 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES 詳細: Enzyme was purified from bovine heart mitochondria. The detergent used for the final step is cymal-7. |
試料支持 | 詳細: Holey carbon grids were placed on a filter paper in a glass petridish and pumped for around 5 minutes to remove any residual moisture. The glow of the plasma was observed and glow discharge when it was purple. グリッドの材料: GOLD / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil |
急速凍結 | 装置: HOMEMADE PLUNGER / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 277.15 K 詳細: The specimen was vitrified in an environmental plunge-freeze apparatus present in a cold room, blot for 12-15 seconds after the diameter of the blotted meniscus ceases to spread and plunged. |
-電子顕微鏡撮影
実験機器 | モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company |
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顕微鏡 | モデル: FEI TITAN 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 FIELDBright-field microscopy / 倍率(公称値): 59000 X / 倍率(補正後): 105263 X / Calibrated defocus min: 1800 nm / 最大 デフォーカス(補正後): 5500 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 70 µm / 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 最高温度: 87.5 K / 最低温度: 87.5 K |
撮影 | 平均露光時間: 2 sec. / 電子線照射量: 35 e/Å2 / 検出モード: INTEGRATING フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON II (4k x 4k) 詳細: Images were collected in movie mode at 17 frames per second. Thus each frame has ~1.0 e/A2 |
画像スキャン | サンプリングサイズ: 14 µm / 横: 4096 / 縦: 4096 / 動画フレーム数/画像: 34 / 利用したフレーム数/画像: 1-34 |
-解析
ソフトウェア | 名称: REFMAC / バージョン: 5.8.0134 / 分類: 精密化 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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EMソフトウェア |
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画像処理 | 詳細: Each image was exposed for 2 seconds resulting in a total dose of ~35 e/A2s. The frames were captures with a in-house protocol at 17 frames/second. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTF補正 | 詳細: CTF correction wad done per particle after the CTF was estimated on the whole micrograph. タイプ: NONE | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
粒子像の選択 | 選択した粒子像数: 139456 / 詳細: All particles were picked manually | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
対称性 | 点対称性: C1 (非対称) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3次元再構成 | 解像度: 4.27 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 48033 / ピクセルサイズ(公称値): 1.33 Å / ピクセルサイズ(実測値): 1.33 Å / 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: 83.049 / プロトコル: OTHER / 空間: RECIPROCAL / Target criteria: Maximum likelihood | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
精密化 | 最高解像度: 4.27 Å | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
精密化ステップ | サイクル: 1 / 合計: 51117 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
拘束条件 |
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