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- EMDB-34428: Cryo-EM structure of the TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-34428
タイトルCryo-EM structure of the TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex
マップデータ
試料
  • 複合体: TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex
    • タンパク質・ペプチド: RNA-guided DNA endonuclease TnpB
    • DNA: Target strand
    • RNA: omegaRNA (130-MER)
    • DNA: Non-target strand
  • リガンド: ZINC ION
キーワードCRISPR-Cas / Transposon-associated protein / RNA BINDING PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


transposition / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素; 5'-リン酸モノエステル産生エンドデオキシリボヌクレアーゼ / endonuclease activity / DNA recombination / DNA binding / RNA binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
Probable transposase, IS891/IS1136/IS1341 / Transposase, putative, helix-turn-helix domain / Probable transposase / Helix-turn-helix domain / Transposase IS605, OrfB, C-terminal / Putative transposase DNA-binding domain / ARFGAP/RecO-like zinc finger
類似検索 - ドメイン・相同性
RNA-guided DNA endonuclease TnpB
類似検索 - 構成要素
生物種Deinococcus radiodurans R1 = ATCC 13939 = DSM 20539 (放射線耐性)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.1 Å
データ登録者Nakagawa R / Hirano H / Omura S / Nureki O
資金援助 日本, 1件
OrganizationGrant number国
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED)JP22ama121012 日本
引用ジャーナル: Nature / 年: 2023
タイトル: Cryo-EM structure of the transposon-associated TnpB enzyme.
著者: Ryoya Nakagawa / Hisato Hirano / Satoshi N Omura / Suchita Nety / Soumya Kannan / Han Altae-Tran / Xiao Yao / Yuriko Sakaguchi / Takayuki Ohira / Wen Y Wu / Hiroshi Nakayama / Yutaro Shuto / ...著者: Ryoya Nakagawa / Hisato Hirano / Satoshi N Omura / Suchita Nety / Soumya Kannan / Han Altae-Tran / Xiao Yao / Yuriko Sakaguchi / Takayuki Ohira / Wen Y Wu / Hiroshi Nakayama / Yutaro Shuto / Tatsuki Tanaka / Fumiya K Sano / Tsukasa Kusakizako / Yoshiaki Kise / Yuzuru Itoh / Naoshi Dohmae / John van der Oost / Tsutomu Suzuki / Feng Zhang / Osamu Nureki /
要旨: The class 2 type V CRISPR effector Cas12 is thought to have evolved from the IS200/IS605 superfamily of transposon-associated TnpB proteins. Recent studies have identified TnpB proteins as miniature ...The class 2 type V CRISPR effector Cas12 is thought to have evolved from the IS200/IS605 superfamily of transposon-associated TnpB proteins. Recent studies have identified TnpB proteins as miniature RNA-guided DNA endonucleases. TnpB associates with a single, long RNA (ωRNA) and cleaves double-stranded DNA targets complementary to the ωRNA guide. However, the RNA-guided DNA cleavage mechanism of TnpB and its evolutionary relationship with Cas12 enzymes remain unknown. Here we report the cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure of Deinococcus radiodurans ISDra2 TnpB in complex with its cognate ωRNA and target DNA. In the structure, the ωRNA adopts an unexpected architecture and forms a pseudoknot, which is conserved among all guide RNAs of Cas12 enzymes. Furthermore, the structure, along with our functional analysis, reveals how the compact TnpB recognizes the ωRNA and cleaves target DNA complementary to the guide. A structural comparison of TnpB with Cas12 enzymes suggests that CRISPR-Cas12 effectors acquired an ability to recognize the protospacer-adjacent motif-distal end of the guide RNA-target DNA heteroduplex, by either asymmetric dimer formation or diverse REC2 insertions, enabling engagement in CRISPR-Cas adaptive immunity. Collectively, our findings provide mechanistic insights into TnpB function and advance our understanding of the evolution from transposon-encoded TnpB proteins to CRISPR-Cas12 effectors.
履歴
登録2022年10月3日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年4月12日-
マップ公開2023年4月12日-
更新2024年7月3日-
現状2024年7月3日処理サイト: PDBj / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_34428.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_34428.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 2.6 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.328 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.323
最小 - 最大-1.461808 - 2.2795746
平均 (標準偏差)0.004098875 (±0.13364525)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin565656
サイズ888888
Spacing888888
セルA=B=C: 116.864 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_34428_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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ハーフマップ: #2

ファイルemd_34428_half_map_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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ハーフマップ: #1

ファイルemd_34428_half_map_2.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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試料の構成要素

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全体 : TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex

全体名称: TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex
要素
  • 複合体: TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex
    • タンパク質・ペプチド: RNA-guided DNA endonuclease TnpB
    • DNA: Target strand
    • RNA: omegaRNA (130-MER)
    • DNA: Non-target strand
  • リガンド: ZINC ION

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超分子 #1: TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex

超分子名称: TnpB-omegaRNA-target DNA ternary complex / 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: Deinococcus radiodurans R1 = ATCC 13939 = DSM 20539 (放射線耐性)

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分子 #1: RNA-guided DNA endonuclease TnpB

分子名称: RNA-guided DNA endonuclease TnpB / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / 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; 5'-リン酸モノエステル産生エンドデオキシリボヌクレアーゼ
由来(天然)生物種: Deinococcus radiodurans R1 = ATCC 13939 = DSM 20539 (放射線耐性)
株: R1
分子量理論値: 46.628422 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: GSMIRNKAFV VRLYPNAAQT ELINRTLGSA RFVYNHFLAR RIAAYKESGK GLTYGQTSSE LTLLKQAEET SWLSEVDKFA LQNSLKNLE TAYKNFFRTV KQSGKKVGFP RFRKKRTGES YRTQFTNNNI QIGEGRLKLP KLGWVKTKGQ QDIQGKILNV T VRRIHEGH ...文字列:
GSMIRNKAFV VRLYPNAAQT ELINRTLGSA RFVYNHFLAR RIAAYKESGK GLTYGQTSSE LTLLKQAEET SWLSEVDKFA LQNSLKNLE TAYKNFFRTV KQSGKKVGFP RFRKKRTGES YRTQFTNNNI QIGEGRLKLP KLGWVKTKGQ QDIQGKILNV T VRRIHEGH YEASVLCEVE IPYLPAAPKF AAGVDVGIKD FAIVTDGVRF KHEQNPKYYR STLKRLRKAQ QTLSRRKKGS AR YGKAKTK LARIHKRIVN KRQDFLHKLT TSLVREYEII GTEHLKPDNM RKNRRLALSI SDAGWGEFIR QLEYKAAWYG RLV SKVSPY FPSSQLCHDC GFKNPEVKNL AVRTWTCPNC GETHDRDENA ALNIRREALV AAGISDTLNA HGGYVRPASA GNGL RSENH ATLVV

UniProtKB: RNA-guided DNA endonuclease TnpB

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分子 #2: Target strand

分子名称: Target strand / タイプ: dna / ID: 2 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Deinococcus radiodurans R1 = ATCC 13939 = DSM 20539 (放射線耐性)
分子量理論値: 10.854021 KDa
配列文字列:
(DA)(DT)(DT)(DT)(DG)(DA)(DA)(DT)(DG)(DG) (DG)(DC)(DG)(DC)(DC)(DA)(DA)(DG)(DG)(DG) (DA)(DC)(DT)(DC)(DA)(DT)(DC)(DA)(DA) (DT)(DA)(DG)(DA)(DA)(DA)

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分子 #4: Non-target strand

分子名称: Non-target strand / タイプ: dna / ID: 4 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Deinococcus radiodurans R1 = ATCC 13939 = DSM 20539 (放射線耐性)
分子量理論値: 10.679866 KDa
配列文字列:
(DT)(DT)(DT)(DC)(DT)(DA)(DT)(DT)(DG)(DA) (DT)(DG)(DA)(DG)(DT)(DC)(DC)(DC)(DT)(DT) (DG)(DG)(DC)(DG)(DC)(DC)(DC)(DA)(DT) (DT)(DC)(DA)(DA)(DA)(DT)

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分子 #3: omegaRNA (130-MER)

分子名称: omegaRNA (130-MER) / タイプ: rna / ID: 3 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: Deinococcus radiodurans R1 = ATCC 13939 = DSM 20539 (放射線耐性)
分子量理論値: 79.781219 KDa
配列文字列: GAUUCAAGAA UCCCGAAGUG AAGAAUCUUG CCGUCCGUAC AUGGACUUGC CCGAACUGUG GGGAAACCCA UGACCGAGAC GAGAACGCU GCGCUGAACA UUCGGCGUGA AGCGUUGGUG GCUGCGGGAA UCUCAGACAC CUUAAACGCU CAUGGAGGCU A UGUCAGAC ...文字列:
GAUUCAAGAA UCCCGAAGUG AAGAAUCUUG CCGUCCGUAC AUGGACUUGC CCGAACUGUG GGGAAACCCA UGACCGAGAC GAGAACGCU GCGCUGAACA UUCGGCGUGA AGCGUUGGUG GCUGCGGGAA UCUCAGACAC CUUAAACGCU CAUGGAGGCU A UGUCAGAC CUGCUUCGGC GGGCAAUGGU CUGCGAAGUG AGAAUCACGC GACUUUAGUC GUGUGAGGUU CAAGAGUCCC UU GGCGCCC

GENBANK: GENBANK: AE000513.1

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分子 #5: ZINC ION

分子名称: ZINC ION / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 1 / 式: ZN
分子量理論値: 65.409 Da

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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: 8
グリッドモデル: C-flat-1.2/1.3 / 材質: GOLD / 支持フィルム - 材質: CARBON / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 180 sec.
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 297 K

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k) / 平均電子線量: 47.0 e/Å2
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: FLOOD BEAM / 撮影モード: BRIGHT FIELD / 最大 デフォーカス（公称値）: 1.6 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

初期モデルモデルのタイプ: NONE
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.1 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 131006
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
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://pdbjlvh1.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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