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万見
- PDB-6ukj: Single-Particle Cryo-EM Structure of Plasmodium falciparum Chloro... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 6ukj
タイトルSingle-Particle Cryo-EM Structure of Plasmodium falciparum Chloroquine Resistance Transporter (PfCRT) 7G8 Isoform
要素
  • Chloroquine resistance transporter
  • Fab Heavy ChainFragment antigen-binding
  • Fab Light ChainFragment antigen-binding
キーワードMEMBRANE PROTEIN (膜タンパク質) / Transporter (運搬体タンパク質) / drug resistance (薬剤耐性) / digestive vacuole of malaria parasite / nanodisc
機能・相同性Chloroquine-resistance transporter-like / Chloroquine resistance transporter / CRT-like, chloroquine-resistance transporter-like / vacuolar membrane / xenobiotic transmembrane transporter activity / membrane => GO:0016020 / CHOLESTEROL HEMISUCCINATE / Chloroquine resistance transporter
機能・相同性情報
生物種Plasmodium falciparum (マラリア病原虫)
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: 3.3 Å
データ登録者Kim, J. / Tan, Y.Z. / Wicht, K.J. / Erramilli, S.K. / Dhingra, S.K. / Okombo, J. / Vendome, J. / Hagenah, L.M. / Giacometti, S.I. / Warren, A.L. ...Kim, J. / Tan, Y.Z. / Wicht, K.J. / Erramilli, S.K. / Dhingra, S.K. / Okombo, J. / Vendome, J. / Hagenah, L.M. / Giacometti, S.I. / Warren, A.L. / Nosol, K. / Roepe, P.D. / Potter, C.S. / Carragher, B. / Kossiakoff, A.A. / Quick, M. / Fidock, D.A. / Mancia, F.
資金援助 米国, 9件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM111980 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R37 AI50234 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 AI124678 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 GM119396 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01 AI506312 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)AI111962 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)T32 HL120826 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)P41 GM103310 米国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)P41 GM116799 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2019
タイトル: Structure and drug resistance of the Plasmodium falciparum transporter PfCRT.
著者: Jonathan Kim / Yong Zi Tan / Kathryn J Wicht / Satchal K Erramilli / Satish K Dhingra / John Okombo / Jeremie Vendome / Laura M Hagenah / Sabrina I Giacometti / Audrey L Warren / Kamil Nosol ...著者: Jonathan Kim / Yong Zi Tan / Kathryn J Wicht / Satchal K Erramilli / Satish K Dhingra / John Okombo / Jeremie Vendome / Laura M Hagenah / Sabrina I Giacometti / Audrey L Warren / Kamil Nosol / Paul D Roepe / Clinton S Potter / Bridget Carragher / Anthony A Kossiakoff / Matthias Quick / David A Fidock / Filippo Mancia /
要旨: The emergence and spread of drug-resistant Plasmodium falciparum impedes global efforts to control and eliminate malaria. For decades, treatment of malaria has relied on chloroquine (CQ), a safe and ...The emergence and spread of drug-resistant Plasmodium falciparum impedes global efforts to control and eliminate malaria. For decades, treatment of malaria has relied on chloroquine (CQ), a safe and affordable 4-aminoquinoline that was highly effective against intra-erythrocytic asexual blood-stage parasites, until resistance arose in Southeast Asia and South America and spread worldwide. Clinical resistance to the chemically related current first-line combination drug piperaquine (PPQ) has now emerged regionally, reducing its efficacy. Resistance to CQ and PPQ has been associated with distinct sets of point mutations in the P. falciparum CQ-resistance transporter PfCRT, a 49-kDa member of the drug/metabolite transporter superfamily that traverses the membrane of the acidic digestive vacuole of the parasite. Here we present the structure, at 3.2 Å resolution, of the PfCRT isoform of CQ-resistant, PPQ-sensitive South American 7G8 parasites, using single-particle cryo-electron microscopy and antigen-binding fragment technology. Mutations that contribute to CQ and PPQ resistance localize primarily to moderately conserved sites on distinct helices that line a central negatively charged cavity, indicating that this cavity is the principal site of interaction with the positively charged CQ and PPQ. Binding and transport studies reveal that the 7G8 isoform binds both drugs with comparable affinities, and that these drugs are mutually competitive. The 7G8 isoform transports CQ in a membrane potential- and pH-dependent manner, consistent with an active efflux mechanism that drives CQ resistance, but does not transport PPQ. Functional studies on the newly emerging PfCRT F145I and C350R mutations, associated with decreased PPQ susceptibility in Asia and South America, respectively, reveal their ability to mediate PPQ transport in 7G8 variant proteins and to confer resistance in gene-edited parasites. Structural, functional and in silico analyses suggest that distinct mechanistic features mediate the resistance to CQ and PPQ in PfCRT variants. These data provide atomic-level insights into the molecular mechanism of this key mediator of antimalarial treatment failures.
履歴
登録2019年10月5日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02019年12月4日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12019年12月11日Group: Database references / カテゴリ: citation / citation_author
Item: _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID
改定 1.22019年12月25日Group: Database references / Structure summary / カテゴリ: citation / em_entity_assembly_molwt
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _em_entity_assembly_molwt.entity_assembly_id / _em_entity_assembly_molwt.units / _em_entity_assembly_molwt.value
改定 1.32020年1月8日Group: Author supporting evidence / カテゴリ: pdbx_audit_support / Item: _pdbx_audit_support.funding_organization

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構造の表示

ムービー
  • 登録構造単位
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
  • EMマップとの重ね合わせ
  • マップデータ: EMDB-20806
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
ムービービューア
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: Chloroquine resistance transporter
H: Fab Heavy Chain
L: Fab Light Chain
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)102,6554
ポリマ－102,1683
非ポリマー4871
水0
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: gel filtration, PfCRT and Fab complex shifts the gel filtration peak leftwards compared to PfCRT alone.
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area5370 Å2
ΔGint-26 kcal/mol
Surface area26280 Å2

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要素

#1: タンパク質 Chloroquine resistance transporter


分子量: 53074.461 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Plasmodium falciparum (isolate 7G8) (マラリア病原虫)
株: isolate 7G8 / 遺伝子: PFBG_01689 / 細胞株 (発現宿主): HEK 293 F / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: W7FI62
#2: 抗体 Fab Heavy Chain / Fragment antigen-binding


分子量: 25737.631 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: Escherichia coli (大腸菌)
#3: 抗体 Fab Light Chain / Fragment antigen-binding


分子量: 23355.898 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: Escherichia coli (大腸菌)
#4: 化合物 ChemComp-Y01 / CHOLESTEROL HEMISUCCINATE / コレステリルヘミスクシナ-ト


分子量: 486.726 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: C31H50O4 / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
研究の焦点であるリガンドがあるかY

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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
ID名称タイプEntity IDParent-ID由来
1Plasmodium falciparum Chloroquine Resistance Transporter (PfCRT) 7G8 Isoform Complexed with FabORGANELLE OR CELLULAR COMPONENT#1-#30RECOMBINANT
2Plasmodium falciparum Chloroquine Resistance Transporter (PfCRT)ORGANELLE OR CELLULAR COMPONENT#11RECOMBINANT
3Antigen-binding fragment (Fab)ORGANELLE OR CELLULAR COMPONENT#2-#31RECOMBINANT
分子量
IDEntity assembly-ID値 (°)実験値
110.102 MDaNO
220.049 MDaNO
330.050 MDaNO
由来(天然)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID
22Plasmodium falciparum 7G8 (マラリア病原虫)57266
33Homo sapiens (ヒト)9606
由来(組換発現)
IDEntity assembly-ID生物種Ncbi tax-ID細胞
22Homo sapiens (ヒト)9606HEK 293 F
33Escherichia coli (大腸菌)562
緩衝液pH: 7 / 詳細: Solution was filtered and degassed.
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
120 mMHEPESC8H18N2O4S1
2150 mMSodium Chloride塩化ナトリウムNaCl塩化ナトリウム1
試料濃度: 1.56 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
詳細: Protein was incorporated into lipid nanodiscs and complexed with Fab.
試料支持グリッドの材料: GOLD / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: UltrAuFoil
急速凍結装置: LEICA EM GP / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 80 % / 凍結前の試料温度: 279 K / 詳細: Blot for 2 seconds before plunging.

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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: 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）: 215000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 1.8 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.2 nm / Cs: 0.001 mm / アライメント法: OTHER
試料ホルダ凍結剤: NITROGEN
試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
撮影平均露光時間: 6 sec. / 電子線照射量: 91.56 e/Å2 / 検出モード: COUNTING
フィルム・検出器のモデル: GATAN K2 QUANTUM (4k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 3377
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF Bioquantum / エネルギーフィルタースリット幅: 20 eV / 球面収差補正装置: Cs corrector was used.
画像スキャンサンプリングサイズ: 5 µm / 横: 3838 / 縦: 3710 / 動画フレーム数/画像: 80 / 利用したフレーム数/画像: 1-80

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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
2Gautomatch0.53粒子像選択
3Leginon3.4画像取得
5RELION2.1CTF補正
6cisTEM1CTF補正
7cryoSPARC2CTF補正
10Cootモデルフィッティング
12PHENIXモデル精密化
13cryoSPARC2初期オイラー角割当
14cryoSPARC2最終オイラー角割当
15cryoSPARC2分類
16cisTEM1３次元再構成
画像処理詳細: Energy filter slit width of 20 eV was used during the collection and was aligned automatically every hour using Leginon.
CTF補正詳細: CTF was estimated using GCTF and refined throughout the pipeline using cisTEM.
タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 183241
対称性点対称性: C1 (非対称)
3次元再構成解像度: 3.3 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 17030 / アルゴリズム: BACK PROJECTION
詳細: CisTEM was used to reconstruct the final map using original (non-signal subtracted) particles.
クラス平均像の数: 1 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: AB INITIO MODEL / 空間: REAL
詳細: Rosetta was used to generate an ab initio model for the PfCRT using the map. 4XMM chains H and L were used as starting point to model the Fab.
原子モデル構築
IDPDB-IDPDB chain-ID 3D fitting-ID
14XMM

4xmm

H1
24XMM

4xmm

L1

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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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