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- PDB-7wyw: Cryo-EM structure of Na+,K+-ATPase in the E2P state formed by ino... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7wyw
タイトルCryo-EM structure of Na+,K+-ATPase in the E2P state formed by inorganic phosphate
要素
  • FXYD domain-containing ion transport regulator
  • Na+,K+-ATPase beta subunit
  • Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha
キーワードMEMBRANE PROTEIN (膜タンパク質) / Na+ / K+-ATPase / ion transport / TRANSPORT PROTEIN (運搬体タンパク質)
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
コレステロール / 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / 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)
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: 3.8 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
組織認可番号国
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日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBJ
改定 1.02022年4月27日Provider: repository / タイプ: Initial release

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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
A: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha
B: Na+,K+-ATPase beta subunit
G: FXYD domain-containing ion transport regulator
C: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha
D: Na+,K+-ATPase beta subunit
E: FXYD domain-containing ion transport regulator
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)346,63452
ポリマ－317,5246
非ポリマー29,11046
水18010
1
A: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha
B: Na+,K+-ATPase beta subunit
G: FXYD domain-containing ion transport regulator
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)173,31726
ポリマ－158,7623
非ポリマー14,55523
水181
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
2
C: Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha
D: Na+,K+-ATPase beta subunit
E: FXYD domain-containing ion transport regulator
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)173,31726
ポリマ－158,7623
非ポリマー14,55523
水181
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
非結晶学的対称性 (NCS)NCS oper: (Code: givenMatrix: (-0.999998107648, -0.00135798468161, -0.00139304644749), (0.00135677555218, -0.999998702387, 0.00086855308711), (-0.00139422412164, 0.000866661392139, 0.999998652518) ...NCS oper: (Code: given
Matrix: (-0.999998107648, -0.00135798468161, -0.00139304644749), (0.00135677555218, -0.999998702387, 0.00086855308711), (-0.00139422412164, 0.000866661392139, 0.999998652518)
ベクター: 258.641852113, 257.953224093, 0.128400939398)

-
要素

-
タンパク質 , 3種, 6分子 ACBDGE

#1: タンパク質 Sodium/potassium-transporting ATPase subunit alpha


分子量: 113389.859 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Squalus acanthias (アブラツノザメ) / 参照: UniProt: Q4H132
#2: タンパク質 Na+,K+-ATPase beta subunit / Sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta-1


分子量: 35176.125 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Squalus acanthias (アブラツノザメ) / 参照: UniProt: C4IX13
#3: タンパク質 FXYD domain-containing ion transport regulator


分子量: 10195.847 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然 / 由来: (天然) Squalus acanthias (アブラツノザメ) / 参照: UniProt: Q70Q12

-
糖 , 4種, 8分子

#4: 多糖 alpha-D-mannopyranose-(1-3)-[alpha-D-mannopyranose-(1-6)]beta-D-mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2- ...alpha-D-mannopyranose-(1-3)-[alpha-D-mannopyranose-(1-6)]beta-D-mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-[alpha-L-fucopyranose-(1-6)]2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharideオリゴ糖 / 分子量: 1056.964 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成
記述子タイププログラム
DManpa1-3[DManpa1-6]DManpb1-4DGlcpNAcb1-4[LFucpa1-6]DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/4,6,5/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_1-5][a1221m-1a_1-5]/1-1-2-3-3-4/a4-b1_a6-f1_b4-c1_c3-d1_c6-e1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-Manp]{[(3+1)][a-D-Manp]{}[(6+1)][a-D-Manp]{}}}[(6+1)][a-L-Fucp]{}}LINUCSPDB-CARE
#5: 多糖 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-2)-alpha-D-mannopyranose-(1-3)-[alpha-D-mannopyranose- ...2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-2)-alpha-D-mannopyranose-(1-3)-[alpha-D-mannopyranose-(1-6)]beta-D-mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharideオリゴ糖 / 分子量: 1114.016 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 天然
記述子タイププログラム
DGlcpNAcb1-2DManpa1-3[DManpa1-6]DManpb1-4DGlcpNAcb1-4DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/3,6,5/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_1-5]/1-1-2-3-1-3/a4-b1_b4-c1_c3-d1_c6-f1_d2-e1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-Manp]{[(3+1)][a-D-Manp]{[(2+1)][b-D-GlcpNAc]{}}[(6+1)][a-D-Manp]{}}}}LINUCSPDB-CARE
#6: 多糖 alpha-D-mannopyranose-(1-3)-beta-D-mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1- ...alpha-D-mannopyranose-(1-3)-beta-D-mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-[alpha-L-fucopyranose-(1-6)]2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharideオリゴ糖 / 分子量: 894.823 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成
記述子タイププログラム
DManpa1-3DManpb1-4DGlcpNAcb1-4[LFucpa1-6]DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/4,5,4/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O][a1122h-1b_1-5][a1122h-1a_1-5][a1221m-1a_1-5]/1-1-2-3-4/a4-b1_a6-e1_b4-c1_c3-d1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-Manp]{[(3+1)][a-D-Manp]{}}}[(6+1)][a-L-Fucp]{}}LINUCSPDB-CARE
#7: 多糖 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose


タイプ: oligosaccharideオリゴ糖 / 分子量: 424.401 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 合成
記述子タイププログラム
DGlcpNAcb1-4DGlcpNAcb1-ROHGlycam Condensed SequenceGMML 1.0
WURCS=2.0/1,2,1/[a2122h-1b_1-5_2*NCC/3=O]/1-1/a4-b1WURCSPDB2Glycan 1.1.0
[][D-1-deoxy-GlcpNAc]{[(4+1)][b-D-GlcpNAc]{}}LINUCSPDB-CARE

-
非ポリマー , 4種, 48分子

#8: 化合物
ChemComp-MG / MAGNESIUM ION / マグネシウムジカチオン


分子量: 24.305 Da / 分子数: 6 / 由来タイプ: 天然 / 式: Mg
#9: 化合物
ChemComp-CLR / CHOLESTEROL / コレステロ-ル / コレステロール


分子量: 386.654 Da / 分子数: 8 / 由来タイプ: 合成 / 式: C27H46O
#10: 化合物...
ChemComp-PCW / 1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / (Z,Z)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-10-OXO-7-[(1-OXO-9-OCTADECENYL)OXY]-3,5,9-TRIOXA-4-PHOSPHAHEPTACOS-18-EN-1-AMINIUM-4-OXIDE / O-(1-O,2-O-ジオレオイル-L-グリセロ-3-ホスホ)コリン


分子量: 787.121 Da / 分子数: 24 / 由来タイプ: 合成 / 式: C44H85NO8P / コメント: DOPC, リン脂質*YM
#11: 水 ChemComp-HOH / water / 水


分子量: 18.015 Da / 分子数: 10 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O

-
詳細

研究の焦点であるリガンドがあるかN

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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

-
試料調製

構成要素名称: Sodium/potassium-transporting ATPase / タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#3 / 由来: NATURAL
分子量実験値: NO
由来(天然)生物種: Squalus acanthias (アブラツノザメ)
緩衝液pH: 7.5
緩衝液成分
ID濃度名称式Buffer-ID
115 mMsodium chloride塩化ナトリウムNaCl塩化ナトリウム1
21 mMATPアデノシン三リン酸C10H16N5O13P31
33 mMmagnesium chlorideMgCl21
420 mMimidazoleイミダゾールC3H4N21
51 mMDTTC4H10O2S21
60.01 %C12E8C28H58O91
試料濃度: 1.5 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
試料支持グリッドの材料: COPPER / グリッドのサイズ: 300 divisions/in. / グリッドのタイプ: C-flat-1.2/1.3
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 99.9 % / 凍結前の試料温度: 279 K

-
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 / 最大 デフォーカス（公称値）: 2500 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1000 nm / Cs: 2.7 mm
撮影電子線照射量: 60 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k)

-
解析

ソフトウェア
名称バージョン分類
phenix.real_space_refine1.19.2_4158精密化
PHENIX1.19.2_4158精密化
EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ
1RELION3.1.3粒子像選択
2EPU2.12.0画像取得
4CTFFIND4.1.14CTF補正
7PHENIX1.19.2モデルフィッティング
9RELION3.1.3初期オイラー角割当
10RELION3.1.3最終オイラー角割当
11RELION3.1.3分類
12RELION3.1.3３次元再構成
13PHENIX1.19.2モデル精密化
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
対称性点対称性: C2 (2回回転対称)
3次元再構成解像度: 3.8 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 46883 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築B value: 49 / プロトコル: RIGID BODY FIT / 空間: REAL / Target criteria: Correlation Coeeficient
原子モデル構築PDB-ID: 7D91

7d91

精密化交差検証法: NONE
立体化学のターゲット値: GeoStd + Monomer Library + CDL v1.2
原子変位パラメータBiso mean: 70.12 Å2
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.004823026
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d1.227631060
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.2353568
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0076462
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d17.78949206

+
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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