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- EMDB-24823: Cas9:sgRNA:DNA (S. pyogenes) with 0 RNA:DNA base pairs, open-prot... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-24823
タイトルCas9:sgRNA:DNA (S. pyogenes) with 0 RNA:DNA base pairs, open-protein/linear-DNA conformation
マップデータLocSpiral-sharpened map
試料
  • 複合体: Cas9 bound to sgRNA and DNA with 0bp complementarity between RNA and DNA
    • DNA: Non-target DNA strand
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1
    • RNA: Single-guide RNA
    • DNA: Target DNA strand
機能・相同性
機能・相同性情報


maintenance of CRISPR repeat elements / 3'-5' exonuclease activity / DNA endonuclease activity / defense response to virus / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素 / DNA binding / RNA binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
CRISPR-associated endonuclease Cas9, PAM-interacting domain / CRISPR-associated endonuclease Cas9, bridge helix / CRISPR-associated endonuclease Cas9, REC lobe / REC lobe of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / Bridge helix of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / PAM-interacting domain of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / CRISPR-associated endonuclease Cas9 / HNH endonuclease / Cas9-type HNH domain / Cas9-type HNH domain profile. ...CRISPR-associated endonuclease Cas9, PAM-interacting domain / CRISPR-associated endonuclease Cas9, bridge helix / CRISPR-associated endonuclease Cas9, REC lobe / REC lobe of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / Bridge helix of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / PAM-interacting domain of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / CRISPR-associated endonuclease Cas9 / HNH endonuclease / Cas9-type HNH domain / Cas9-type HNH domain profile. / HNH nuclease / Ribonuclease H superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1
類似検索 - 構成要素
生物種Streptococcus pyogenes serotype M1 (化膿レンサ球菌) / synthetic construct (人工物) / Streptococcus pyogenes (化膿レンサ球菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.5 Å
データ登録者Cofsky JC / Soczek KM / Knott GJ / Nogales E / Doudna JA
資金援助 米国, 2件
OrganizationGrant number国
Howard Hughes Medical Institute (HHMI) 米国
National Science Foundation (NSF, United States)1817593 米国
引用ジャーナル: Nat Struct Mol Biol / 年: 2022
タイトル: CRISPR-Cas9 bends and twists DNA to read its sequence.
著者: Joshua C Cofsky / Katarzyna M Soczek / Gavin J Knott / Eva Nogales / Jennifer A Doudna /
要旨: In bacterial defense and genome editing applications, the CRISPR-associated protein Cas9 searches millions of DNA base pairs to locate a 20-nucleotide, guide RNA-complementary target sequence that ...In bacterial defense and genome editing applications, the CRISPR-associated protein Cas9 searches millions of DNA base pairs to locate a 20-nucleotide, guide RNA-complementary target sequence that abuts a protospacer-adjacent motif (PAM). Target capture requires Cas9 to unwind DNA at candidate sequences using an unknown ATP-independent mechanism. Here we show that Cas9 sharply bends and undertwists DNA on PAM binding, thereby flipping DNA nucleotides out of the duplex and toward the guide RNA for sequence interrogation. Cryogenic-electron microscopy (cryo-EM) structures of Cas9-RNA-DNA complexes trapped at different states of the interrogation pathway, together with solution conformational probing, reveal that global protein rearrangement accompanies formation of an unstacked DNA hinge. Bend-induced base flipping explains how Cas9 'reads' snippets of DNA to locate target sites within a vast excess of nontarget DNA, a process crucial to both bacterial antiviral immunity and genome editing. This mechanism establishes a physical solution to the problem of complementarity-guided DNA search and shows how interrogation speed and local DNA geometry may influence genome editing efficiency.
履歴
登録2021年9月6日-
ヘッダ(付随情報) 公開2022年4月20日-
マップ公開2022年4月20日-
更新2022年5月4日-
現状2022年5月4日処理サイト: RCSB / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_24823.png

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_24823.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈LocSpiral-sharpened map
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.05 Å
密度
表面レベル登録者による: 6.38
最小 - 最大0.0 - 34.986435
平均 (標準偏差)0.14900193 (±0.8991544)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 268.8 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_24823_msk_1.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: unsharpened map from cryoSPARC

ファイルemd_24823_additional_1.map
注釈unsharpened map from cryoSPARC
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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追加マップ: post-processed map from RELION

ファイルemd_24823_additional_2.map
注釈post-processed map from RELION
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: half map A from cryoSPARC

ファイルemd_24823_half_map_1.map
注釈half map A from cryoSPARC
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: half map B from cryoSPARC

ファイルemd_24823_half_map_2.map
注釈half map B from cryoSPARC
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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試料の構成要素

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全体 : Cas9 bound to sgRNA and DNA with 0bp complementarity between RNA ...

全体名称: Cas9 bound to sgRNA and DNA with 0bp complementarity between RNA and DNA
要素
  • 複合体: Cas9 bound to sgRNA and DNA with 0bp complementarity between RNA and DNA
    • DNA: Non-target DNA strand
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1
    • RNA: Single-guide RNA
    • DNA: Target DNA strand

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超分子 #1: Cas9 bound to sgRNA and DNA with 0bp complementarity between RNA ...

超分子名称: Cas9 bound to sgRNA and DNA with 0bp complementarity between RNA and DNA
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#4
由来(天然)生物種: Streptococcus pyogenes serotype M1 (化膿レンサ球菌)

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分子 #1: Non-target DNA strand

分子名称: Non-target DNA strand / タイプ: dna / ID: 1 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 9.314044 KDa
配列文字列:
(DG)(DA)(DC)(DG)(DC)(DA)(DT)(DA)(DA)(DA) (DG)(DA)(DT)(DG)(DA)(DG)(DA)(DC)(DA)(DA) (DT)(DG)(DG)(DC)(DG)(DA)(DT)(DT)(DA) (DC)

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分子 #4: Target DNA strand

分子名称: Target DNA strand / タイプ: dna / ID: 4
詳細: The 5'-most deoxycytidine is actually N4-cystamine 2'-deoxycytidine
コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 9.190992 KDa
配列文字列:
(DG)(DT)(DA)(DA)(DT)(2YR)(DG)(DC)(DC)(DA) (DT)(DT)(DG)(DT)(DC)(DT)(DC)(DA)(DT) (DC)(DT)(DT)(DT)(DA)(DT)(DG)(DC)(DG)(DT) (DC)

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分子 #2: CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1

分子名称: CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
EC番号: 加水分解酵素; エステル加水分解酵素
由来(天然)生物種: Streptococcus pyogenes serotype M1 (化膿レンサ球菌)
分子量理論値: 158.974125 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: SNAMDKKYSI GLDIGTNSVG WAVITDEYKV PSKKFKVLGN TDRHSIKKNL IGALLFDSGE TAEATRLKRT ARRRYTRRKN RICYLQEIF SNEMAKVDDS FFHRLEESFL VEEDKKHERH PIFGNIVDEV AYHEKYPTIY HLRKKLVDST DKADLRLIYL A LAHMIKFR ...文字列:
SNAMDKKYSI GLDIGTNSVG WAVITDEYKV PSKKFKVLGN TDRHSIKKNL IGALLFDSGE TAEATRLKRT ARRRYTRRKN RICYLQEIF SNEMAKVDDS FFHRLEESFL VEEDKKHERH PIFGNIVDEV AYHEKYPTIY HLRKKLVDST DKADLRLIYL A LAHMIKFR GHFLIEGDLN PDNSDVDKLF IQLVQTYNQL FEENPINASG VDAKAILSAR LSKSRRLENL IAQLPGEKKN GL FGNLIAL SLGLTPNFKS NFDLAEDAKL QLSKDTYDDD LDNLLAQIGD QYADLFLAAK NLSDAILLSD ILRVNTEITK APL SASMIK RYDEHHQDLT LLKALVRQQL PEKYKEIFFD QSKNGYAGYI DGGASQEEFY KFIKPILEKM DGTEELLVKL NRED LLRKQ RTFDNGSIPH QIHLGELHAI LRRQEDFYPF LKDNREKIEK ILTFRIPYYV GPLARGNSRF AWMTRKSEET ITPWN FEEV VDKGASAQSF IERMTNFDKN LPNEKVLPKH SLLYEYFTVY NELTKVKYVT EGMRKPAFLS GEQKKAIVDL LFKTNR KVT VKQLKEDYFK KIECFDSVEI SGVEDRFNAS LGTYHDLLKI IKDKDFLDNE ENEDILEDIV LTLTLFEDRE MIEERLK TY AHLFDDKVMK QLKRRRYTGW GRLSRKLING IRDKQSGKTI LDFLKSDGFA NRNFMQLIHD DSLTFKEDIQ KAQVSGQG D SLHEHIANLA GSPAIKKGIL QTVKVVDELV KVMGRHKPEN IVIEMARENQ TTQKGQKNSR ERMKRIEEGI KELGSQILK EHPVENTQLQ NEKLYLYYLQ NGRDMYVDQE LDINRLSDYD VDHIVPQSFL KDDSIDNKVL TRSDKNRGKS DNVPSEEVVK KMKNYWRQL LNAKLITQRK FDNLTKAERG GLSELDKAGF IKRQLVETRQ ITKHVAQILD SRMNTKYDEN DKLIREVKVI T LKSKLVSD FRKDFQFYKV REINNYHHAH DAYLNAVVGT ALIKKYPKLE SEFVYGDYKV YDVRKMIAKS EQEIGKATAK YF FYSNIMN FFKTEITLAN GEIRKRPLIE TNGETGEIVW DKGRDFATVR KVLSMPQVNI VKKTEVQTGG FSKESILPKR NSD KLIARK KDWDPKKYGG FDSPTVAYSV LVVAKVEKGK SKKLKSVKEL LGITIMERSS FEKNPIDFLE AKGYKEVKKD LIIK LPKYS LFELENGRKR MLASAGELQK GNELALPSKY VNFLYLASHY EKLKGSPEDN EQKQLFVEQH KHYLDEIIEQ ISEFS KRVI LADANLDKVL SAYNKHRDKP IREQAENIIH LFTLTNLGAP AAFKYFDTTI DRKRYCSTKE VLDATLIHQS ITGLYE TRI DLSQLGGD

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分子 #3: Single-guide RNA

分子名称: Single-guide RNA / タイプ: rna / ID: 3 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: Streptococcus pyogenes (化膿レンサ球菌)
分子量理論値: 32.787355 KDa
配列文字列:
GGCUGCGUAU UUCUACUCUG UUGUUUUAGA GCUAGAAAUA GCAAGUUAAA AUAAGGCUAG UCCGUUAUCA ACUUGAAAAA GUGGCACCG AGUCGGUGCU UCG

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態particle

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試料調製

緩衝液pH: 7.5
構成要素:
濃度名称式
20.0 mMTris-Cl
200.0 mMpotassium chlorideKCl
100.0 uMdithiothreitolジチオトレイトール
5.0 mMmagnesium chlorideMgCl2
0.25 %glycerolグリセリン
グリッドモデル: UltrAuFoil R1.2/1.3 / 材質: GOLD / メッシュ: 300 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 詳細: 25mA
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 281 K

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系照射モード: OTHER / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
平均電子線量: 50.0 e/Å2
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

CTF補正ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.2) / ソフトウェア - 詳細: patch ctf
初期モデルモデルのタイプ: OTHER / 詳細: ab initio reconstruction in cryoSPARC
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.2)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.2)
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.5 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 3.2) / 使用した粒子像数: 545450
FSC曲線 (解像度の算出)

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万見について

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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 (Yorodumi)

幾万の構造データを、幾万の視点から

  • 万見(Yorodumi)は、EMDB/PDB/SASBDBなどの構造データを閲覧するためのページです。
  • EM Navigatorの詳細ページの後継、Omokage検索のフロントエンドも兼ねています。

関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 3つのデータバンクの比較 / 万見検索 / 2016年8月31日: 新しいEM Navigatorと万見 / 万見文献 / Jmol/JSmol / 機能・相同性情報 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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