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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 8tup
タイトルCryo-EM structure of the human MRS2 magnesium channel under Mg2+-free condition
要素Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
キーワードMETAL TRANSPORT / Magnesium (マグネシウム) / Ion channel (イオンチャネル) / Membrane protein (膜タンパク質) / Ion Translocation / Divalent Ion / Pentamer
機能・相同性mitochondrial magnesium ion transmembrane transport / Magnesium transporter MRS2-like / Miscellaneous transport and binding events / magnesium ion transmembrane transporter activity / lactate metabolic process / transmembrane transport / ミトコンドリア内膜 / ミトコンドリア / Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
機能・相同性情報
生物種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Lai, L.T.F. / Balaraman, J. / Zhou, F. / Matthies, D.
資金援助 米国, 1件
組織認可番号国
National Institutes of Health/Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health & Human Development (NIH/NICHD)ZIA HD008998 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2023
タイトル: Cryo-EM structures of human magnesium channel MRS2 reveal gating and regulatory mechanisms.
著者: Louis Tung Faat Lai / Jayashree Balaraman / Fei Zhou / Doreen Matthies /
要旨: Magnesium ions (Mg) play an essential role in cellular physiology. In mitochondria, protein and ATP synthesis and various metabolic pathways are directly regulated by Mg. MRS2, a magnesium channel ...Magnesium ions (Mg) play an essential role in cellular physiology. In mitochondria, protein and ATP synthesis and various metabolic pathways are directly regulated by Mg. MRS2, a magnesium channel located in the inner mitochondrial membrane, mediates the influx of Mg into the mitochondrial matrix and regulates Mg homeostasis. Knockdown of MRS2 in human cells leads to reduced uptake of Mg into mitochondria and disruption of the mitochondrial metabolism. Despite the importance of MRS2, the Mg translocation and regulation mechanisms of MRS2 are still unclear. Here, using cryo-EM we report the structures of human MRS2 in the presence and absence of Mg at 2.8 Å and 3.3 Å, respectively. From the homo-pentameric structures, we identify R332 and M336 as major gating residues, which are then tested using mutagenesis and two cellular divalent ion uptake assays. A network of hydrogen bonds is found connecting the gating residue R332 to the soluble domain, potentially regulating the gate. Two Mg-binding sites are identified in the MRS2 soluble domain, distinct from the two sites previously reported in CorA, a homolog of MRS2 in prokaryotes. Altogether, this study provides the molecular basis for understanding the Mg translocation and regulatory mechanisms of MRS2.
履歴
登録2023年8月16日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02023年9月13日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12023年11月15日Group: Database references / Refinement description
カテゴリ: citation / citation_author / em_3d_fitting_list
Item: _citation.country / _citation.journal_abbrev ..._citation.country / _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_ISSN / _citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID / _em_3d_fitting_list.initial_refinement_model_id
改定 1.22024年5月1日Group: Database references / カテゴリ: citation
Item: _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title

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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: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
B: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
C: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
D: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
E: Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)256,9408
ポリマ－256,8685
非ポリマー733
水1,18966
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者・ソフトウェアが定義した集合体
  • 根拠: 電子顕微鏡法, not applicable, gel filtration, Size-exclusion chromatography of purified MRS2 shows a elution volume corresponding to protein size around 400 kDa., native gel ...根拠: 電子顕微鏡法, not applicable, gel filtration, Size-exclusion chromatography of purified MRS2 shows a elution volume corresponding to protein size around 400 kDa., native gel electrophoresis, Purified MRS2 showed a band at slightly above 38 kDa, which is smaller than the full-length size at 51 kDa, suggesting the N-terminal MTP has been cleaved in purified MRS2. Native PAGE of purified MRS2 shows a major band between the native marker at 242 kDa and 480 kDa indicating MRS2 assembles into an oligomer.
タイプ名称対称操作数
identity operation1_555x,y,z1

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要素

#1: タンパク質
Magnesium transporter MRS2 homolog, mitochondrial


分子量: 51373.516 Da / 分子数: 5 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 遺伝子: MRS2 / 細胞株 (発現宿主): Expi293F / 発現宿主: Homo sapiens (ヒト) / 参照: UniProt: Q9HD23
#2: 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: 3 / 由来タイプ: 合成 / 式: Mg / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#3: 水 ChemComp-HOH / water / 水


分子量: 18.015 Da / 分子数: 66 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O
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

構成要素名称: Cryo-EM structure of the pentameric human MRS2 magnesium channel under Mg2+-free condition at an average resolution of 3.3 A, filtered to local resolution, C5
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1 / 由来: RECOMBINANT
分子量値: 0.219 MDa / 実験値: NO
由来(天然)生物種: Homo sapiens (ヒト)
由来(組換発現)生物種: Homo sapiens (ヒト) / 細胞: Expi293F / プラスミド: pCMV
緩衝液pH: 7.3
詳細: 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, 1mM EDTA, 0.003% LMNG, pH 7.3
緩衝液成分
ID濃度名称Buffer-ID
120 mMHEPES1
2150 mMNaCl塩化ナトリウム1
31 mMEDTAエチレンジアミン四酢酸1
40.003 %LMNG1
試料濃度: 0.5 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES / 詳細: This sample was monodisperse
試料支持グリッドの材料: COPPER / グリッドのサイズ: 400 divisions/in. / グリッドのタイプ: Quantifoil R1.2/1.3
急速凍結装置: LEICA EM GP / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 95 % / 凍結前の試料温度: 277 K
詳細: 400-mesh R1.2/1.3 Cu grids (Quantifoil) were made hydrophilic by glow discharging for 60 seconds with a current of 15 mA in a PELCO easiGlow system. The cryo grids were produced using a Leica ...詳細: 400-mesh R1.2/1.3 Cu grids (Quantifoil) were made hydrophilic by glow discharging for 60 seconds with a current of 15 mA in a PELCO easiGlow system. The cryo grids were produced using a Leica EM GP2 (Leica). The chamber was kept at 4 C and set to 95% humidity. 3 microliter sample at 0.5 mg/ml was applied to a glow-discharged holey grid, blotted for 6 s, and plunge frozen into liquid ethane and stored in liquid nitrogen.

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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）: 105000 X / 最大 デフォーカス（公称値）: 2000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 700 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 100 µm
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: 3.462 sec. / 電子線照射量: 50 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 3991
詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies ...詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies of 50 frames with a dose of 1 e-/A2 per frame (50 e-/A2 total dose) were recorded at a nominal magnification of 105,000x, corresponding to a physical pixel size of 0.83 A/px (super-resolution pixel size 0.415 A/px) in CDS mode at a dose rate of 10 e-/px/s and a defocus range of -0.7 to -2.0 um. In total, 9,656 movies were collected.
電子光学装置エネルギーフィルター名称: GIF Bioquantum
詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies ...詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies of 50 frames with a dose of 1 e-/A2 per frame (50 e-/A2 total dose) were recorded at a nominal magnification of 105,000x, corresponding to a physical pixel size of 0.83 A/px (super-resolution pixel size 0.415 A/px) in CDS mode at a dose rate of 10 e-/px/s and a defocus range of -0.7 to -2.0 um. In total, 9,656 movies were collected.
エネルギーフィルタースリット幅: 20 eV

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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Fitting-ID
1cryoSPARC3.3.2粒子像選択
3SerialEM画像取得
5cryoSPARC3.3.2CTF補正
8UCSF Chimera1.16モデルフィッティング1
13Cootモデルフィッティング2
14Cootモデル精密化2
15PHENIX1.20.1-4487モデル精密化2
16cryoSPARC3.3.2初期オイラー角割当
18cryoSPARC3.3.2最終オイラー角割当
20cryoSPARC3.3.2分類
22cryoSPARC3.3.2３次元再構成
画像処理詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies ...詳細: Cryo-EM datasets were acquired with SerialEM using a Titan Krios (FEI, now ThermoFisher Scientific) operated at 300 keV and equipped with an energy filter and K3 camera (Gatan Inc.). Movies of 50 frames with a dose of 1 e-/A2 per frame (50 e-/A2 total dose) were recorded at a nominal magnification of 105,000x, corresponding to a physical pixel size of 0.83 A/px (super-resolution pixel size 0.415 A/px) in CDS mode at a dose rate of 10 e-/px/s and a defocus range of -0.7 to -2.0 um. In total, 9,656 movies were collected.
CTF補正詳細: Patch CTF / タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
粒子像の選択選択した粒子像数: 4802706
詳細: Good 2D class averages generated from ~1,000 manually picked particles served as templates for automatic particle picking.
対称性点対称性: C5 (5回回転対称)
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: 1744117 / アルゴリズム: BACK PROJECTION
詳細: Final non-uniform refinement by using 1,744,117 particles yielded maps at 3.3 A (with C5 symmetry applied) and 3.6 A (with C1 symmetry applied) according to gold-standard FSC = 0.143 criterion.
クラス平均像の数: 1 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築
IDB valueプロトコル空間詳細
1141RIGID BODY FITREAL
2141FLEXIBLE FITREALFor the MRS2-EDTA structures, models were generated from multiple rounds of manual refinement and real-space refinements with the final model of MRS2-Mg2+ as initial model.
原子モデル構築
IDPDB-ID 3D fitting-IDAccession codeInitial refinement model-IDSource nameタイプ
18TUL

8tul

18TUL1PDBexperimental model
28TUL

8tul

28TUL1PDBexperimental model
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00213025
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.37217595
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d3.0941710
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0362025
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0032240

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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)

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  • 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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