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タイトルDissecting the conformational complexity and mechanism of a bacterial heme transporter.
ジャーナル・号・ページNat Chem Biol, Vol. 19, Issue 8, Page 992-991003, Year 2023
掲載日2023年4月24日
著者Di Wu / Ahmad R Mehdipour / Franziska Finke / Hojjat G Goojani / Roan R Groh / Tamara N Grund / Thomas M B Reichhart / Rita Zimmermann / Sonja Welsch / Dirk Bald / Mark Shepherd / Gerhard Hummer / Schara Safarian /
PubMed 要旨Iron-bound cyclic tetrapyrroles (hemes) are redox-active cofactors in bioenergetic enzymes. However, the mechanisms of heme transport and insertion into respiratory chain complexes remain unclear. ...Iron-bound cyclic tetrapyrroles (hemes) are redox-active cofactors in bioenergetic enzymes. However, the mechanisms of heme transport and insertion into respiratory chain complexes remain unclear. Here, we used cellular, biochemical, structural and computational methods to characterize the structure and function of the heterodimeric bacterial ABC transporter CydDC. We provide multi-level evidence that CydDC is a heme transporter required for functional maturation of cytochrome bd, a pharmaceutically relevant drug target. Our systematic single-particle cryogenic-electron microscopy approach combined with atomistic molecular dynamics simulations provides detailed insight into the conformational landscape of CydDC during substrate binding and occlusion. Our simulations reveal that heme binds laterally from the membrane space to the transmembrane region of CydDC, enabled by a highly asymmetrical inward-facing CydDC conformation. During the binding process, heme propionates interact with positively charged residues on the surface and later in the substrate-binding pocket of the transporter, causing the heme orientation to rotate 180°.
リンクNat Chem Biol / PubMed:37095238 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.71 - 3.89 Å
構造データ

14636

7zd5

EMDB-14636, PDB-7zd5:
IF(apo/as isolated) conformation of CydDC (Dataset-1)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.17 Å

EMDB-14638: IF(heme/confined) conformation of CydDC (Dataset-1)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.05 Å

14639

7zda

EMDB-14639, PDB-7zda:
IF(apo/asym) conformation of CydDC in ADP+Pi(CydC)/ATP(CydD) bound state (Dataset-2)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.17 Å

14640

7zdb

EMDB-14640, PDB-7zdb:
IF(heme/bound) conformation of CydDC in ADP+Pi(CydC)/ATP(CydD) bound state (Dataset-2)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.35 Å

EMDB-14641: IF(apo/as isolated) conformation of CydDC in ADP(CydD) bound state (Dataset-3)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.65 Å

14642

7zdc

EMDB-14642, PDB-7zdc:
IF(heme/confined) conformation of CydDC in ADP(CydD) bound state (Dataset-3)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.13 Å

14643

7zde

EMDB-14643, PDB-7zde:
IF(apo/as isolated) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-4)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.17 Å

14644

7zdf

EMDB-14644, PDB-7zdf:
IF(heme/confined) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-4)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.94 Å

14645

7zdg

EMDB-14645, PDB-7zdg:
IF(heme/confined) conformation of CydDC (Dataset-5)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.77 Å

EMDB-14646: IF(heme/confined) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-6)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.09 Å

EMDB-14647: IF(apo/asym) conformation of CydDC (Dataset-7)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.49 Å

EMDB-14649: IF(heme/coordinated) conformation of CydDC (Dataset-7)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.49 Å

14652

7zdk

EMDB-14652, PDB-7zdk:
IF(apo/asym) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-8)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.01 Å

14653

7zdl

EMDB-14653, PDB-7zdl:
IF(heme/coordinated) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-8)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.35 Å

EMDB-14654: IF(heme/coordinated) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-9)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.42 Å

EMDB-14655: IF(apo/as isolated) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-10)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.26 Å

EMDB-14656: IF(heme/confined) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-10)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.35 Å

EMDB-14657: IF(apo/as isolated) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-11)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.44 Å

EMDB-14659: IF(heme/confined) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-12)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.44 Å

EMDB-14660: IF(apo/asym) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-13)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.26 Å

EMDB-14662: IF(heme/coordinated) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-13)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.17 Å

EMDB-14663: IF(heme/coordinated) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-14)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.05 Å

EMDB-14665: IF(heme/confined) conformation of CydDC in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-14)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.87 Å

14667

7zdr

EMDB-14667, PDB-7zdr:
IF(apo/as isolated) conformation of CydDC mutant (H85A.C) in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-16)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.05 Å

14668

7zds

EMDB-14668, PDB-7zds:
IF(apo/as isolated) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) (Dataset-18)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.26 Å

14669

7zdt

EMDB-14669, PDB-7zdt:
Occ(apo/return) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in ATP(CydC) bound state (Dataset-18)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.71 Å

14670

7zdu

EMDB-14670, PDB-7zdu:
Occ(apo/return) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in ATP(CydC)/ATP(CydD) bound state (Dataset-19)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.98 Å

14671

7zdv

EMDB-14671: IF(apo/as isolated) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-19)
PDB-7zdv: IF(apo/as isolated) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-20)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.05 Å

EMDB-14672: Occ(apo/return) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in ATP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-20)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.89 Å

EMDB-14673: IF(heme/confined) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) (Dataset-21)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.77 Å

EMDB-14674: Occ(apo/return) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in ATP(CydC) bound state (Dataset-21)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.17 Å

14675

7zdw

EMDB-14675, PDB-7zdw:
IF(heme/confined) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-22)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.35 Å

EMDB-14676: Occ(apo/return) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in ATP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-22)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.35 Å

14684

7ze5

EMDB-14684, PDB-7ze5:
Occ(apo/return) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in ATP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-23)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.94 Å

14689

7zec

EMDB-14689, PDB-7zec:
IF(heme/confined) conformation of CydDC in ATP(CydD) bound state (Dataset-15)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.05 Å

EMDB-15264: IF(apo/as isolated) conformation of CydDC mutant (H85A.C) in AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-17)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.26 Å

EMDB-15265: IF(heme/coordinated) conformation of CydDC mutant (E500Q.C) in AMP-PNP(CydC)/AMP-PNP(CydD) bound state (Dataset-23)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.65 Å

化合物

ChemComp-MG:
Unknown entry / マグネシウムジカチオン

ChemComp-ADP:
ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE / ADP / ADP, エネルギー貯蔵分子*YM / アデノシン二リン酸

ChemComp-PO3:
PHOSPHITE ION / ホスファイト / Phosphite ester

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

ChemComp-HEB:
HEME B/C

ChemComp-ANP:
PHOSPHOAMINOPHOSPHONIC ACID-ADENYLATE ESTER / AMP-PNP / AMP-PNP, エネルギー貯蔵分子類似体*YM

ChemComp-ISW:
{3,3'-[(9S)-8,13-diethenyl-3,7,12,17-tetramethyl-9,10-dihydroporphyrin-2,18-diyl-kappa~4~N~21~,N~22~,N~23~,N~24~]dipropanoato(2-)}iron

由来
  • Escherichia coli (大腸菌)
  • escherichia coli k-12 (大腸菌)
キーワードMEMBRANE PROTEIN (膜タンパク質) / ABC transporter / CydDC / Heme transporter

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万見文献について

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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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  • EMDB/PDB/SASBDBのエントリから引用されている文献のデータベースです
  • Pubmedのデータを利用しています

関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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