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タイトルEngineering a compact high-fidelity Staphylococcus aureus Cas9 variant with broader targeting range and mechanistic insights into its activation.
ジャーナル・号・ページNat Commun, Vol. 17, Issue 1, Year 2026
掲載日2026年4月16日
著者Satoshi N Omura / Ryoya Nakagawa / Shohei Kajimoto / Sae Okazaki / Soh Ishiguro / Hideto Mori / Kosuke Onishi / Yuji Kashiwakura / Takafumi Hiramoto / Kio Horinaka / Mamoru Tanaka / Hisato Hirano / Kasey Jividen / Keitaro Yamashita / Shengdar Q Tsai / Nozomu Yachie / Tsukasa Ohmori / Hiroshi Nishimasu / Osamu Nureki /
PubMed 要旨Staphylococcus aureus Cas9 (SaCas9) is smaller than the widely used Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) and has been harnessed for gene therapy using an adeno-associated virus vector. However, ...Staphylococcus aureus Cas9 (SaCas9) is smaller than the widely used Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) and has been harnessed for gene therapy using an adeno-associated virus vector. However, SaCas9 requires a longer NNGRRT (where N is any nucleotide and R is A or G) protospacer adjacent motif (PAM) for target DNA recognition, thereby restricting the targeting range. Although PAM-relaxed Cas9 variants have been developed, expanded targeting is often accompanied by compromised target specificity. Here, we report the rational engineering of eSaCas9-NNG, a SaCas9 variant that recognizes relaxed NNG PAMs while maintaining high target fidelity, thereby overcoming a fundamental trade-off in Cas9-based genome editing. eSaCas9-NNG efficiently induces indels and base conversions at endogenous sites bearing NNG PAMs in human cells and mice, with editing efficiencies comparable to those of other PAM-relaxed nucleases, including SpRY, SpG, and iGeoCas9, but with reduced off-target activity. We further determine the cryo-electron microscopy structures of eSaCas9-NNG in five distinct functional states, revealing the structural basis for its relaxed PAM recognition, improved target specificity, and nuclease activation. Overall, our findings demonstrate that eSaCas9-NNG could be used as a versatile genome editing tool for in vivo gene therapy, and improve our mechanistic understanding of the diverse CRISPR-Cas9 nucleases.
リンクNat Commun / PubMed:41991526 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.76 - 3.17 Å
構造データ

39941

8zcy

EMDB-39941, PDB-8zcy:
Cryo-EM structure of eSaCas9_NNG-guide RNA-target DNA complex in an interrogation state
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.17 Å

39942

8zcz

EMDB-39942, PDB-8zcz:
Cryo-EM structure of eSaCas9_NNG-guide RNA-target DNA complex in an intermediate state
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.9 Å

39944

8zd0

EMDB-39944, PDB-8zd0:
Cryo-EM structure of eSaCas9_NNG-guide RNA-target DNA complex in a translocation state
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.76 Å

39954

8zda

EMDB-39954, PDB-8zda:
Cryo-EM structure of eSaCas9_NNG-guide RNA-target DNA complex in a catalytically active state
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.14 Å

63767

9mb6

EMDB-63767, PDB-9mb6:
Cryo-EM structure of wild-type SaCas9-guide RNA-mismatched target DNA complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.01 Å

63768

9mb7

EMDB-63768, PDB-9mb7:
Cryo-EM structure of eSaCas9-NNG-guide RNA-mismatched target DNA complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.88 Å

化合物

ChemComp-MG:
Unknown entry

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌)
キーワードDNA BINDING PROTEIN / CRISPR-CAS9 / GENOME ENGINEERING / HYDROLASE-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://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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  • 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
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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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