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タイトルNonspecific interactions between SpCas9 and dsDNA sites located downstream of the PAM mediate facilitated diffusion to accelerate target search.
ジャーナル・号・ページChem Sci, Vol. 12, Issue 38, Page 12776-12784, Year 2021
掲載日2021年10月6日
著者Mengyi Yang / Ruirui Sun / Pujuan Deng / Yuzhuo Yang / Wenjuan Wang / Jun-Jie Gogo Liu / Chunlai Chen /
PubMed 要旨RNA-guided Cas9 (SpCas9) is a sequence-specific DNA endonuclease that works as one of the most powerful genetic editing tools. However, how Cas9 locates its target among huge amounts of dsDNAs ...RNA-guided Cas9 (SpCas9) is a sequence-specific DNA endonuclease that works as one of the most powerful genetic editing tools. However, how Cas9 locates its target among huge amounts of dsDNAs remains elusive. Here, combining biochemical and single-molecule fluorescence assays, we revealed that Cas9 uses both three-dimensional and one-dimensional diffusion to find its target with high efficiency. We further observed surprising apparent asymmetric target search regions flanking PAM sites on dsDNA under physiological salt conditions, which accelerates the target search efficiency of Cas9 by ∼10-fold. Illustrated by a cryo-EM structure of the Cas9/sgRNA/dsDNA dimer, non-specific interactions between DNA ∼8 bp downstream of the PAM site and lysines within residues 1151-1156 of Cas9, especially lys1153, are the key elements to mediate the one-dimensional diffusion of Cas9 and cause asymmetric target search regions flanking the PAM. Disrupting these non-specific interactions, such as mutating these lysines to alanines, diminishes the contribution of one-dimensional diffusion and reduces the target search rate by several times. In addition, low ionic concentrations or mutations on PAM recognition residues that modulate interactions between Cas9 and dsDNA alter apparent asymmetric target search behaviors. Together, our results reveal a unique searching mechanism of Cas9 under physiological salt conditions, and provide important guidance for both and applications of Cas9.
リンクChem Sci / PubMed:34703564 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度5.26 Å
構造データ

31721

7v59

EMDB-31721, PDB-7v59:
Cryo-EM structure of spyCas9-sgRNA-DNA dimer
手法: EM (単粒子) / 解像度: 5.26 Å

由来
  • streptococcus pyogenes (化膿レンサ球菌)
  • streptococcus pyogenes serotype m1 (化膿レンサ球菌)
キーワードRNA BINDING PROTEIN/RNA/DNA / Complex / RNA BINDING PROTEIN / RNA BINDING PROTEIN-RNA-DNA complex

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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://pdbjlc1.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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万見文献

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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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