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タイトルImproving the efficiency of high-fidelity Cas9 by enhancing PAM-distal interactions.
ジャーナル・号・ページNat Struct Mol Biol, Vol. 33, Issue 4, Page 590-602, Year 2026
掲載日2026年3月18日
著者Rong Zheng / Zhike Lu / Rongwei Wei / Young-Cheul Shin / Jiang Du / Qingfeng Zhang / Jianbo Li / Xiaoqi Wang / Yi Wei / Botao Liu / Yang Chen / Lihong Ding / Heng Zhang / Hui Chen / Jing Huang / Lijia Ma /
PubMed 要旨Engineering CRISPR enzymes for high fidelity often impairs cleavage activity. Meanwhile, a mechanistic understanding of why high-fidelity mutations reduce Cas9's cleavage activity remains unclear, ...Engineering CRISPR enzymes for high fidelity often impairs cleavage activity. Meanwhile, a mechanistic understanding of why high-fidelity mutations reduce Cas9's cleavage activity remains unclear, presenting a challenge in balancing nuclease specificity and efficiency for clinical applications. In this study, we show that extending the spacer region to 21 or 22 nucleotides restores the impaired cleavage activity of SuperFi-Cas9, a high-fidelity Cas9 variant with 7 mutations in the RuvC domain at the protospacer adjacent motif (PAM)-distal region. Cryo-electron microscopy structures and mutational analyses reveal that the negatively charged mutations in a protruding loop of the RuvC domain create repulsive forces that destabilize the nuclease-single guide (sg)RNA-DNA complex. Spacer extension enhances interactions in the PAM-distal region, effectively restoring cleavage activity and balancing editing efficiency with specificity. In addition, we develop a deep learning model, AIdit-SuperFi, to predict optimal sgRNA length for high-fidelity genome editing. Our findings introduce a straightforward strategy to enhance CRISPR complex stability and provide mechanistic insights into the impaired cleavage activity of engineered high-fidelity Cas9, presenting a pathway toward precise and efficient genome editing and clinical translation of CRISPR technologies.
リンクNat Struct Mol Biol / PubMed:41851507
手法EM (単粒子)
解像度3.27 - 4.4 Å
構造データ

EMDB-62054, PDB-9k4c:
SuperFi Cas9 - 22nt sgRNA - DNA ternary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.84 Å

EMDB-62055, PDB-9k4d:
SuperFi Cas9 - 20nt sgRNA - DNA ternary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.53 Å

EMDB-62056, PDB-9k4e:
SuperFi Cas9 - mismatch 22nt sgRNA - DNA ternary complex class1
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.3 Å

EMDB-62057, PDB-9k4f:
SuperFi Cas9 - mismatch 22nt sgRNA - DNA ternary complex class2
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.27 Å

EMDB-62059, PDB-9k4h:
SuperFi Cas9 - mismatch 22nt sgRNA - DNA ternary complex class3
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.36 Å

EMDB-65730, PDB-9w7q:
SuperFi Cas9 - 20nt sgRNA - DNA ternary complex Class A
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.79 Å

EMDB-65732, PDB-9w7t:
SuperFi Cas9 - 20nt sgRNA - DNA ternary complex Class B
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.91 Å

EMDB-65733, PDB-9w7u:
SuperFi Cas9 - 20nt sgRNA - DNA ternary complex Class C
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.83 Å

EMDB-65734, PDB-9w7v:
SuperFi Cas9 - 20nt sgRNA - DNA ternary complex Class D
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.81 Å

EMDB-65771, PDB-9w9d:
SuperFi Cas9 - 22nt sgRNA - DNA ternary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 4.4 Å

EMDB-65809, PDB-9wa9:
SuperFi Cas9 - 22nt sgRNA - DNA ternary complex Class B
手法: EM (単粒子) / 解像度: 4.12 Å

EMDB-65810, PDB-9waa:
SuperFi Cas9 - 22nt sgRNA - DNA ternary complex Class C
手法: EM (単粒子) / 解像度: 4.17 Å

EMDB-65827, PDB-9waw:
SuperFi Cas9 - 20nt sgRNA - DNA ternary complex Class E
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.95 Å

由来
  • streptococcus pyogenes (化膿レンサ球菌)
  • synthetic construct (人工物)
  • streptococcus pyogenes serotype m1 (化膿レンサ球菌)
キーワードIMMUNE SYSTEM/DNA/RNA / Complex / cas / SuperFi cas9 / IMMUNE SYSTEM / IMMUNE SYSTEM-DNA-RNA 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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  • 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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