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-基本情報
登録情報 | データベース: EMDB / ID: EMD-23843 | |||||||||
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タイトル | Full integration complex of Cas1/Cas2 from Cas4-containing system | |||||||||
マップデータ | ||||||||||
試料 |
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キーワード | CRISPR/Cas / Cas4 / PAM recognition / full integration / HYDROLASE-DNA complex | |||||||||
機能・相同性 | 機能・相同性情報 5' to 3' exodeoxyribonuclease (nucleoside 3'-phosphate-forming) / exonuclease activity / maintenance of CRISPR repeat elements / RNA endonuclease activity / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / defense response to virus / endonuclease activity / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素 / DNA binding / metal ion binding 類似検索 - 分子機能 | |||||||||
生物種 | Geobacter sulfurreducens (バクテリア) | |||||||||
手法 | 単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.89 Å | |||||||||
データ登録者 | Hu CY / Ke AK | |||||||||
引用 | ジャーナル: Nature / 年: 2021 タイトル: Mechanism for Cas4-assisted directional spacer acquisition in CRISPR-Cas. 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 / 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. | |||||||||
履歴 |
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-構造の表示
ムービー |
ムービービューア |
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構造ビューア | EMマップ: SurfViewMolmilJmol/JSmol |
添付画像 |
-ダウンロードとリンク
-EMDBアーカイブ
マップデータ | emd_23843.map.gz | 64.3 MB | EMDBマップデータ形式 | |
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ヘッダ (付随情報) | emd-23843-v30.xml emd-23843.xml | 23.6 KB 23.6 KB | 表示 表示 | EMDBヘッダ |
画像 | emd_23843.png | 111.9 KB | ||
Filedesc metadata | emd-23843.cif.gz | 6.5 KB | ||
その他 | emd_23843_additional_1.map.gz emd_23843_additional_2.map.gz emd_23843_additional_3.map.gz | 63.3 MB 63.4 MB 54.4 MB | ||
アーカイブディレクトリ | http://ftp.pdbj.org/pub/emdb/structures/EMD-23843 ftp://ftp.pdbj.org/pub/emdb/structures/EMD-23843 | HTTPS FTP |
-検証レポート
文書・要旨 | emd_23843_validation.pdf.gz | 528.4 KB | 表示 | EMDB検証レポート |
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文書・詳細版 | emd_23843_full_validation.pdf.gz | 528 KB | 表示 | |
XML形式データ | emd_23843_validation.xml.gz | 6 KB | 表示 | |
CIF形式データ | emd_23843_validation.cif.gz | 6.9 KB | 表示 | |
アーカイブディレクトリ | https://ftp.pdbj.org/pub/emdb/validation_reports/EMD-23843 ftp://ftp.pdbj.org/pub/emdb/validation_reports/EMD-23843 | HTTPS FTP |
-関連構造データ
-リンク
EMDBのページ | EMDB (EBI/PDBe) / EMDataResource |
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「今月の分子」の関連する項目 |
-マップ
ファイル | ダウンロード / ファイル: emd_23843.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 70.2 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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投影像・断面図 | 画像のコントロール
画像は Spider により作成 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ボクセルのサイズ | X=Y=Z: 1.314 Å | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
密度 |
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対称性 | 空間群: 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
詳細 | EMDB XML:
CCP4マップ ヘッダ情報:
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-添付データ
-追加マップ: #1
ファイル | emd_23843_additional_1.map | ||||||||||||
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投影像・断面図 |
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密度ヒストグラム |
-追加マップ: #2
ファイル | emd_23843_additional_2.map | ||||||||||||
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投影像・断面図 |
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密度ヒストグラム |
-追加マップ: #3
ファイル | emd_23843_additional_3.map | ||||||||||||
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投影像・断面図 |
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密度ヒストグラム |
-試料の構成要素
+全体 : Full integration complex of Cas1/Cas2 from Cas4-containing system
+超分子 #1: Full integration complex of Cas1/Cas2 from Cas4-containing system
+超分子 #2: Local refinement half map (spacer side)
+超分子 #3: Local refinement half map (leader side)
+超分子 #4: low resolution map before local refinement
+分子 #1: CRISPR-associated exonuclease Cas4/endonuclease Cas1 fusion
+分子 #2: CRISPR-associated endoribonuclease Cas2
+分子 #3: DNA (80-MER)
+分子 #4: DNA (72-MER)
+分子 #5: DNA (5'-D(P*CP*GP*GP*AP*AP*AP*AP*GP*AP*GP*CP*C)-3')
+分子 #6: DNA (5'-D(P*GP*AP*AP*GP*CP*C)-3')
-実験情報
-構造解析
手法 | クライオ電子顕微鏡法 |
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解析 | 単粒子再構成法 |
試料の集合状態 | particle |
-試料調製
濃度 | 1.0 mg/mL |
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緩衝液 | pH: 7.5 / 構成要素 - 濃度: 150.0 mM / 構成要素 - 式: NaCl / 構成要素 - 名称: sodium chloride / 詳細: WITH 5 mM DTT |
グリッド | モデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 支持フィルム - 材質: CARBON |
凍結 | 凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 298 K / 装置: FEI VITROBOT MARK IV / 詳細: 6 seconds. |
-電子顕微鏡法
顕微鏡 | TFS TALOS |
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特殊光学系 | 位相板: VOLTA PHASE PLATE |
撮影 | フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k) 実像数: 1200 / 平均露光時間: 0.35 sec. / 平均電子線量: 50.0 e/Å2 |
電子線 | 加速電圧: 200 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN |
電子光学系 | C2レンズ絞り径: 100.0 µm / 照射モード: FLOOD BEAM / 撮影モード: DIFFRACTION / Cs: 2.7 mm / 最小 デフォーカス(公称値): 1.5 µm |
+画像解析
-原子モデル構築 1
精密化 | プロトコル: OTHER |
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得られたモデル | PDB-7mi9: |