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タイトルMechanistic insights into Cas13d enzymes from cryo-EM structures of CasRx and DjCas13d.
ジャーナル・号・ページNucleic Acids Res, Vol. 53, Issue 18, Year 2025
掲載日2025年9月23日
著者Xiaoyan Chen / Yongru He / Maochao Guo / Shiyu Liu / Yue Li / Fuxing Zeng / Chongyuan Wang / Kai Yuan / Hongda Huang /
PubMed 要旨CasRx and its engineered variants have emerged as powerful RNA-targeting tools, exhibiting high specificity, robust efficiency, and minimal trans-cleavage activity. Recently, DjCas13d was identified ...CasRx and its engineered variants have emerged as powerful RNA-targeting tools, exhibiting high specificity, robust efficiency, and minimal trans-cleavage activity. Recently, DjCas13d was identified as a promising alternative, offering even lower trans-cleavage activity while retaining comparable cis-cleavage efficiency. Despite their broad utility in biotechnology and therapeutic development, the molecular mechanisms governing substrate recognition and activation in these functionally relevant Cas13d enzymes remain incompletely understood. Here, we present comparative structural and biochemical analyses of CasRx and DjCas13d. Using cryogenic electron microscopy, we determined structures of both enzymes in binary (protein-crRNA) and ternary (protein-crRNA-target RNA) states, and additionally solved the apo structure of DjCas13d. Biochemical assays revealed that both enzymes exhibit similar cis-cleavage activity, whereas DjCas13d shows substantially reduced trans-cleavage activity relative to CasRx. Structural comparisons uncovered key conformational changes linked to target RNA engagement and catalytic activation, providing mechanistic insight into their distinct cleavage behaviors. Furthermore, structure-guided mutagenesis yielded several CasRx variants that achieve a favorable balance between reduced trans-cleavage activity and preserved cis-cleavage efficiency, representing valuable starting points for further optimization. Together, these findings advance our mechanistic understanding of Cas13 enzymes and provide a structural framework for the rational design of RNA-targeting technologies.
リンクNucleic Acids Res / PubMed:41036620 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.86 - 3.72 Å
構造データ

63594

9m30

EMDB-63594, PDB-9m30:
DjCas13d-crRNA binary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.05 Å

63595

9m31

EMDB-63595, PDB-9m31:
CasRx-crRNA binary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.86 Å

63597

9m33

EMDB-63597, PDB-9m33:
DjCas13d-crRNA-target RNA1 ternary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.27 Å

63598

9m34

EMDB-63598, PDB-9m34:
DjCas13d-crRNA-target RNA2 ternary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.46 Å

63601

9m38

EMDB-63601, PDB-9m38:
apo-DjCas13d
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.47 Å

EMDB-63602: Conformation 2 of the DjCas13d-crRNA-target RNA2 ternary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.72 Å

63718

9m8q

EMDB-63718, PDB-9m8q:
CasRx-crRNA-target RNA ternary complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.46 Å

化合物

ChemComp-MG:
Unknown entry

由来
  • ruminococcus sp. uba7013 (バクテリア)
  • ruminococcus sp. xpd3002 (バクテリア)
キーワードRNA BINDING PROTEIN/RNA / Cas13d prorein complex / RNA BINDING PROTEIN-RNA complex / Cas13d protein complex / RNA BINDING PROTEIN / apo-Cas13d prorein / Cas13d 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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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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