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- EMDB-18594: Cryo-EM structure of E. coli cytochrome bo3 quinol oxidase assemb... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-18594
タイトルCryo-EM structure of E. coli cytochrome bo3 quinol oxidase assembled in peptidiscs
マップデータMap sharpened by LocSpiral
試料
  • 複合体: Cytochrome bo3 quinol oxidase
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 1
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 2
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 3
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 4
  • リガンド: (2S)-3-(hexadecanoyloxy)-2-[(9Z)-octadec-9-enoyloxy]propyl 2-(trimethylammonio)ethyl phosphate
  • リガンド: 1,2-Distearoyl-sn-glycerophosphoethanolamine
  • リガンド: PROTOPORPHYRIN IX CONTAINING FE
  • リガンド: HEME O
  • リガンド: COPPER (II) ION
キーワードE. coli (大腸菌) / membrane protein (膜タンパク質) / Ni-NTA resin / cytochrome bo3 quinol oxidase / ubiquinone-8 release / peptidisc / single particle analysis (単粒子解析法) / cryo-EM (低温電子顕微鏡法)
機能・相同性
機能・相同性情報


cytochrome o ubiquinol oxidase complex / oxidoreduction-driven active transmembrane transporter activity / ubiquinol oxidase (H+-transporting) / cytochrome bo3 ubiquinol oxidase activity / aerobic electron transport chain / oxidoreductase activity, acting on diphenols and related substances as donors, oxygen as acceptor / ubiquinone binding / electron transport coupled proton transport / cytochrome-c oxidase activity / proton transmembrane transporter activity ...cytochrome o ubiquinol oxidase complex / oxidoreduction-driven active transmembrane transporter activity / ubiquinol oxidase (H+-transporting) / cytochrome bo3 ubiquinol oxidase activity / aerobic electron transport chain / oxidoreductase activity, acting on diphenols and related substances as donors, oxygen as acceptor / ubiquinone binding / electron transport coupled proton transport / cytochrome-c oxidase activity / proton transmembrane transporter activity / ATP synthesis coupled electron transport / respirasome / 細胞呼吸 / respiratory electron transport chain / electron transfer activity / copper ion binding / heme binding / 細胞膜
類似検索 - 分子機能
Cytochrome o ubiquinol oxidase, subunit III / Cytochrome o ubiquinol oxidase subunit IV / Cytochrome o ubiquinol oxidase, subunit I / Ubiquinol oxidase subunit III domain / Cytochrome C oxidase subunit IV, prokaryotes / COX aromatic rich motif / Prokaryotic Cytochrome C oxidase subunit IV / COX Aromatic Rich Motif / Cytochrome o ubiquinol oxidase subunit II / Ubiquinol oxidase subunit 2, cupredoxin domain ...Cytochrome o ubiquinol oxidase, subunit III / Cytochrome o ubiquinol oxidase subunit IV / Cytochrome o ubiquinol oxidase, subunit I / Ubiquinol oxidase subunit III domain / Cytochrome C oxidase subunit IV, prokaryotes / COX aromatic rich motif / Prokaryotic Cytochrome C oxidase subunit IV / COX Aromatic Rich Motif / Cytochrome o ubiquinol oxidase subunit II / Ubiquinol oxidase subunit 2, cupredoxin domain / Cytochrome c oxidase subunit III / Cytochrome c oxidase subunit III-like / Cytochrome c oxidase, subunit III, 4-helical bundle / Cytochrome c oxidase subunit III / Heme-copper oxidase subunit III family profile. / Cytochrome c oxidase subunit III-like superfamily / Cytochrome C oxidase subunit II, transmembrane domain / Cytochrome oxidase subunit II transmembrane region profile. / Cytochrome c/quinol oxidase subunit II / Cytochrome C oxidase subunit II, transmembrane domain superfamily / Cytochrome c oxidase, subunit I, copper-binding site / Heme-copper oxidase catalytic subunit, copper B binding region signature. / Cytochrome c oxidase-like, subunit I domain / Cytochrome oxidase subunit I profile. / Cytochrome c oxidase subunit I / Cytochrome c oxidase-like, subunit I superfamily / Cytochrome C and Quinol oxidase polypeptide I / Cytochrome C oxidase subunit II, periplasmic domain / Cytochrome c oxidase subunit II-like C-terminal / Cytochrome oxidase subunit II copper A binding domain profile. / Cupredoxin / Prokaryotic membrane lipoprotein lipid attachment site profile.
類似検索 - ドメイン・相同性
Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 1 / Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 2 / Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 3 / Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 4
類似検索 - 構成要素
生物種Escherichia coli (大腸菌) / Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.8 Å
データ登録者Gao Y / Zhang Y / Hakke S / Peters PJ / Ravelli RBG
資金援助 オランダ, 3件
OrganizationGrant number
Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO)731.016.407 オランダ
Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO)184.034.014 オランダ
Health-HollandLSHM21029 オランダ
引用ジャーナル: Biochim Biophys Acta Bioenerg / : 2024
タイトル: Cryo-EM structure of cytochrome bo quinol oxidase assembled in peptidiscs reveals an "open" conformation for potential ubiquinone-8 release.
著者: Ye Gao / Yue Zhang / Sneha Hakke / Ronny Mohren / Lyanne J P M Sijbers / Peter J Peters / Raimond B G Ravelli /
要旨: Cytochrome bo quinol oxidase belongs to the heme‑copper-oxidoreductase (HCO) superfamily, which is part of the respiratory chain and essential for cell survival. While the reaction mechanism of cyt ...Cytochrome bo quinol oxidase belongs to the heme‑copper-oxidoreductase (HCO) superfamily, which is part of the respiratory chain and essential for cell survival. While the reaction mechanism of cyt bo has been studied extensively over the last decades, specific details about its substrate binding and product release have remained unelucidated due to the lack of structural information. Here, we report a 2.8 Å cryo-electron microscopy structure of cyt bo from Escherichia coli assembled in peptidiscs. Our structural model shows a conformation for amino acids 1-41 of subunit I different from all previously published structures while the remaining parts of this enzyme are similar. Our new conformation shows a "U-shape" assembly in contrast to the transmembrane helix, named "TM0", in other reported structural models. However, TM0 blocks ubiquinone-8 (reaction product) release, suggesting that other cyt bo conformations should exist. Our structural model presents experimental evidence for an "open" conformation to facilitate substrate/product exchange. This work helps further understand the reaction cycle of this oxidase, which could be a benefit for potential drug/antibiotic design for health science.
履歴
登録2023年10月5日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年4月24日-
マップ公開2024年4月24日-
更新2024年5月1日-
現状2024年5月1日処理サイト: PDBe / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_18594.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Map sharpened by LocSpiral
ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.834 Å
密度
表面レベル登録者による: 4.5
最小 - 最大0.0 - 17.376232000000002
平均 (標準偏差)0.2608704 (±0.80367327)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 213.504 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_18594_msk_1.map
投影像・断面図
ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

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ハーフマップ: #1

ファイルemd_18594_half_map_1.map
投影像・断面図
ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

-
ハーフマップ: #2

ファイルemd_18594_half_map_2.map
投影像・断面図
ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

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試料の構成要素

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全体 : Cytochrome bo3 quinol oxidase

全体名称: Cytochrome bo3 quinol oxidase
要素
  • 複合体: Cytochrome bo3 quinol oxidase
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 1
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 2
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 3
    • タンパク質・ペプチド: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 4
  • リガンド: (2S)-3-(hexadecanoyloxy)-2-[(9Z)-octadec-9-enoyloxy]propyl 2-(trimethylammonio)ethyl phosphate
  • リガンド: 1,2-Distearoyl-sn-glycerophosphoethanolamine
  • リガンド: PROTOPORPHYRIN IX CONTAINING FE
  • リガンド: HEME O
  • リガンド: COPPER (II) ION

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超分子 #1: Cytochrome bo3 quinol oxidase

超分子名称: Cytochrome bo3 quinol oxidase / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#4
詳細: Heme-copper-oxidoreductase purified from E. coli native membranes by Ni-NTA affinity chromatography.
由来(天然)生物種: Escherichia coli (大腸菌) / : C41
分子量理論値: 144 KDa

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分子 #1: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 1

分子名称: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: ubiquinol oxidase (H+-transporting)
由来(天然)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
分子量理論値: 74.424469 KDa
配列文字列: MFGKLSLDAV PFHEPIVMVT IAGIILGGLA LVGLITYFGK WTYLWKEWLT SVDHKRLGIM YIIVAIVMLL RGFADAIMMR SQQALASAG EAGFLPPHHY DQIFTAHGVI MIFFVAMPFV IGLMNLVVPL QIGARDVAFP FLNNLSFWFT VVGVILVNVS L GVGEFAQT ...文字列:
MFGKLSLDAV PFHEPIVMVT IAGIILGGLA LVGLITYFGK WTYLWKEWLT SVDHKRLGIM YIIVAIVMLL RGFADAIMMR SQQALASAG EAGFLPPHHY DQIFTAHGVI MIFFVAMPFV IGLMNLVVPL QIGARDVAFP FLNNLSFWFT VVGVILVNVS L GVGEFAQT GWLAYPPLSG IEYSPGVGVD YWIWSLQLSG IGTTLTGINF FVTILKMRAP GMTMFKMPVF TWASLCANVL II ASFPILT VTVALLTLDR YLGTHFFTND MGGNMMMYIN LIWAWGHPEV YILILPVFGV FSEIAATFSR KRLFGYTSLV WAT VCITVL SFIVWLHHFF TMGAGANVNA FFGITTMIIA IPTGVKIFNW LFTMYQGRIV FHSAMLWTIG FIVTFSVGGM TGVL LAVPG ADFVLHNSLF LIAHFHNVII GGVVFGCFAG MTYWWPKAFG FKLNETWGKR AFWFWIIGFF VAFMPLYALG FMGMT RRLS QQIDPQFHTM LMIAASGAVL IALGILCLVI QMYVSIRDRD QNRDLTGDPW GGRTLEWATS SPPPFYNFAV VPHVHE RDA FWEMKEKGEA YKKPDHYEEI HMPKNSGAGI VIAAFSTIFG FAMIWHIWWL AIVGFAGMII TWIVKSFDED VDYYVPV AE IEKLENQHFD EITKAGLKNG N

UniProtKB: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 1

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分子 #2: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 2

分子名称: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 2 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
分子量理論値: 34.947203 KDa
配列文字列: MRLRKYNKSL GWLSLFAGTV LLSGCNSALL DPKGQIGLEQ RSLILTAFGL MLIVVIPAIL MAVGFAWKYR ASNKDAKYSP NWSHSNKVE AVVWTVPILI IIFLAVLTWK TTHALEPSKP LAHDEKPITI EVVSMDWKWF FIYPEQGIAT VNEIAFPANT P VYFKVTSN ...文字列:
MRLRKYNKSL GWLSLFAGTV LLSGCNSALL DPKGQIGLEQ RSLILTAFGL MLIVVIPAIL MAVGFAWKYR ASNKDAKYSP NWSHSNKVE AVVWTVPILI IIFLAVLTWK TTHALEPSKP LAHDEKPITI EVVSMDWKWF FIYPEQGIAT VNEIAFPANT P VYFKVTSN SVMNSFFIPR LGSQIYAMAG MQTRLHLIAN EPGTYDGISA SYSGPGFSGM KFKAIATPDR AAFDQWVAKA KQ SPNTMSD MAAFEKLAAP SEYNQVEYFS NVKPDLFADV INKFMAHGKS MDMTQPEGEH SAHEGMEGMD MSHAESAH

UniProtKB: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 2

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分子 #3: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 3

分子名称: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 3 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
分子量理論値: 22.642566 KDa
配列文字列: MATDTLTHAT AHAHEHGHHD AGGTKIFGFW IYLMSDCILF SILFATYAVL VNGTAGGPTG KDIFELPFVL VETFLLLFSS ITYGMAAIA MYKNNKSQVI SWLALTWLFG AGFIGMEIYE FHHLIVNGMG PDRSGFLSAF FALVGTHGLH VTSGLIWMAV L MVQIARRG ...文字列:
MATDTLTHAT AHAHEHGHHD AGGTKIFGFW IYLMSDCILF SILFATYAVL VNGTAGGPTG KDIFELPFVL VETFLLLFSS ITYGMAAIA MYKNNKSQVI SWLALTWLFG AGFIGMEIYE FHHLIVNGMG PDRSGFLSAF FALVGTHGLH VTSGLIWMAV L MVQIARRG LTSTNRTRIM CLSLFWHFLD VVWICVFTVV YLMGAM

UniProtKB: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 3

+
分子 #4: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 4

分子名称: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 4 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 4 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
分子量理論値: 12.037402 KDa
配列文字列:
MSHSTDHSGA SHGSVKTYMT GFILSIILTV IPFWMVMTGA ASPAVILGTI LAMAVVQVLV HLVCFLHMNT KSDEGWNMTA FVFTVLIIA ILVVGSIWIM WNLNYNMMMH

UniProtKB: Cytochrome bo(3) ubiquinol oxidase subunit 4

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分子 #5: (2S)-3-(hexadecanoyloxy)-2-[(9Z)-octadec-9-enoyloxy]propyl 2-(tri...

分子名称: (2S)-3-(hexadecanoyloxy)-2-[(9Z)-octadec-9-enoyloxy]propyl 2-(trimethylammonio)ethyl phosphate
タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 3 / : POV
分子量理論値: 760.076 Da
Chemical component information

ChemComp-POV:
(2S)-3-(hexadecanoyloxy)-2-[(9Z)-octadec-9-enoyloxy]propyl 2-(trimethylammonio)ethyl phosphate / リン脂質*YM / POホスファチジルコリン

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分子 #6: 1,2-Distearoyl-sn-glycerophosphoethanolamine

分子名称: 1,2-Distearoyl-sn-glycerophosphoethanolamine / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 3 / : 3PE
分子量理論値: 748.065 Da
Chemical component information

ChemComp-3PE:
1,2-Distearoyl-sn-glycerophosphoethanolamine / DSPE / リン脂質*YM / ホスファチジルエタノールアミン

+
分子 #7: PROTOPORPHYRIN IX CONTAINING FE

分子名称: PROTOPORPHYRIN IX CONTAINING FE / タイプ: ligand / ID: 7 / コピー数: 1 / : HEM
分子量理論値: 616.487 Da
Chemical component information

ChemComp-HEM:
PROTOPORPHYRIN IX CONTAINING FE / Heme B

+
分子 #8: HEME O

分子名称: HEME O / タイプ: ligand / ID: 8 / コピー数: 1 / : HEO
分子量理論値: 838.854 Da
Chemical component information

ChemComp-HEO:
HEME O / Heme O

+
分子 #9: COPPER (II) ION

分子名称: COPPER (II) ION / タイプ: ligand / ID: 9 / コピー数: 1 / : CU
分子量理論値: 63.546 Da
Chemical component information

ChemComp-CU:
COPPER (II) ION /

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態particle

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試料調製

濃度1.6 mg/mL
緩衝液pH: 8
構成要素:
濃度名称
20.0 mMC4H11NO3Trisトリスヒドロキシメチルアミノメタン
150.0 mMNaCl塩化ナトリウムSodium Chloride塩化ナトリウム
2.0 %C3H8O3Glycerolグリセリン

詳細: 20mM Tris-HCL, 150mM NaCl, 2% Glycerol, filtered and degassed.
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 300 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 40 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 277.15 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系C2レンズ絞り径: 100.0 µm / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / 最大 デフォーカス(公称値): 2.0 µm / 最小 デフォーカス(公称値): 1.5 µm / 倍率(公称値): 105000
試料ステージ試料ホルダーモデル: FEI TITAN KRIOS AUTOGRID HOLDER
ホルダー冷却材: NITROGEN
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
デジタル化 - サイズ - 横: 5760 pixel / デジタル化 - サイズ - 縦: 4092 pixel / 撮影したグリッド数: 1 / 実像数: 8050 / 平均露光時間: 2.1 sec. / 平均電子線量: 50.0 e/Å2
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

粒子像選択選択した数: 1277595
初期モデルモデルのタイプ: INSILICO MODEL
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION
最終 3次元分類クラス数: 3 / ソフトウェア - 名称: RELION
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION
最終 再構成使用したクラス数: 1 / 想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / アルゴリズム: FOURIER SPACE / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.8 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION / 使用した粒子像数: 45014
FSC曲線 (解像度の算出)

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原子モデル構築 1

初期モデルPDB ID:

Chain - Source name: PDB / Chain - Initial model type: experimental model
精密化空間: REAL / プロトコル: FLEXIBLE FIT / 温度因子: 59.97
得られたモデル

PDB-8qqk:
Cryo-EM structure of E. coli cytochrome bo3 quinol oxidase assembled in peptidiscs

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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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