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タイトルMechanism for Cas4-assisted directional spacer acquisition in CRISPR-Cas.
ジャーナル・号・ページNature, Vol. 598, Issue 7881, Page 515-520, Year 2021
掲載日2021年9月29日
著者Chunyi Hu / Cristóbal Almendros / Ki Hyun Nam / Ana Rita Costa / Jochem N A Vink / Anna C Haagsma / Saket R Bagde / Stan J J Brouns / Ailong Ke /
PubMed 要旨Prokaryotes adapt to challenges from mobile genetic elements by integrating spacers derived from foreign DNA in the CRISPR array. Spacer insertion is carried out by the Cas1-Cas2 integrase complex. A ...Prokaryotes adapt to challenges from mobile genetic elements by integrating spacers derived from foreign DNA in the CRISPR array. Spacer insertion is carried out by the Cas1-Cas2 integrase complex. A substantial fraction of CRISPR-Cas systems use a Fe-S cluster containing Cas4 nuclease to ensure that spacers are acquired from DNA flanked by a protospacer adjacent motif (PAM) and inserted into the CRISPR array unidirectionally, so that the transcribed CRISPR RNA can guide target searching in a PAM-dependent manner. Here we provide a high-resolution mechanistic explanation for the Cas4-assisted PAM selection, spacer biogenesis and directional integration by type I-G CRISPR in Geobacter sulfurreducens, in which Cas4 is naturally fused with Cas1, forming Cas4/Cas1. During biogenesis, only DNA duplexes possessing a PAM-embedded 3'-overhang trigger Cas4/Cas1-Cas2 assembly. During this process, the PAM overhang is specifically recognized and sequestered, but is not cleaved by Cas4. This 'molecular constipation' prevents the PAM-side prespacer from participating in integration. Lacking such sequestration, the non-PAM overhang is trimmed by host nucleases and integrated to the leader-side CRISPR repeat. Half-integration subsequently triggers PAM cleavage and Cas4 dissociation, allowing spacer-side integration. Overall, the intricate molecular interaction between Cas4 and Cas1-Cas2 selects PAM-containing prespacers for integration and couples the timing of PAM processing with the stepwise integration to establish directionality.
リンクNature / PubMed:34588691 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度3.2 - 5.8 Å
構造データ

23839

7mi4

EMDB-23839, PDB-7mi4:
Symmetrical PAM-PAM prespacer bound Cas4/Cas1/Cas2 complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.2 Å

23840

7mi5

EMDB-23840, PDB-7mi5:
Asymmetrical PAM-Non PAM prespacer bound Cas4/Cas1/Cas2 complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.57 Å

23843

7mi9

EMDB-23843, PDB-7mi9:
Full integration complex of Cas1/Cas2 from Cas4-containing system
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.89 Å

23845

7mib

EMDB-23845: Half integration complex of Cas4/Cas1/Cas2 and Cas4 still in the Non-PAM side
PDB-7mib: Half integration complex of Cas4/Cas1/Cas2 with Cas4 still on the Non-PAM side
手法: EM (単粒子) / 解像度: 5.8 Å

23847

7mid

EMDB-23847, PDB-7mid:
Sub-complex of Cas4-Cas1-Cas2 bound PAM containing DNA
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.56 Å

EMDB-23849:
Half integration complex of Cas1-Cas2 in Cas4 containing system
手法: EM (単粒子) / 解像度: 5.8 Å

化合物

ChemComp-SF4:
IRON/SULFUR CLUSTER

ChemComp-MN:
Unknown entry

由来
  • geobacter sulfurreducens (バクテリア)
  • Geobacter sulfurreducens
キーワードHYDROLASE/DNA / CRISPR/Cas / Cas4 / PAM recognition / HYDROLASE-DNA complex / full integration / half integration

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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://pdbjlvh1.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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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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