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- EMDB-35629: Cryo-EM structure of type I-B Cascade bound to a PAM-containing d... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-35629
タイトルCryo-EM structure of type I-B Cascade bound to a PAM-containing dsDNA target at 3.6 angstrom resolution
マップデータ
試料
  • 複合体: Cryo-EM structure of Synechocystis sp. PCC6714 Cascade bound to a PAM-containing dsDNA target presented as full R-loop formed state at 3.6 angstrom resolution
    • タンパク質・ペプチド: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cmx8
    • タンパク質・ペプチド: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cas5/Cmx5/DevS
    • タンパク質・ペプチド: Fruiting body developmental protein R-like protein
    • DNA: DNA (5'-D(P*TP*CP*CP*AP*TP*GP*TP*TP*TP*AP*TP*CP*AP*CP*C)-3')
    • RNA: RNA (44-MER)
    • DNA: DNA (41-MER)
    • DNA: DNA (5'-D(P*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*A)-3')
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR associated protein Cas11b
キーワードType I-B / CRISPR-Cas / Cascade / RNA BINDING PROTEIN/RNA/DNA / RNA BINDING PROTEIN-RNA-DNA complex
機能・相同性CRISPR type MYXAN-associated protein Cmx8 / CRISPR-associated protein Cas5, N-terminal / defense response to virus / Uncharacterized protein / Fruiting body developmental protein R-like protein / Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cmx8
機能・相同性情報
生物種Synechocystis sp. PCC 6714 (バクテリア) / synthetic construct (人工物)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.6 Å
データ登録者Xiao Y / Lu M / Yu C / Zhang Y
資金援助 中国, 2件
OrganizationGrant number国
National Natural Science Foundation of China (NSFC)31970547 中国
Ministry of Science and Technology (MoST, China)2018YFA0902000 中国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2024
タイトル: Structure and genome editing of type I-B CRISPR-Cas.
著者: Meiling Lu / Chenlin Yu / Yuwen Zhang / Wenjun Ju / Zhi Ye / Chenyang Hua / Jinze Mao / Chunyi Hu / Zhenhuang Yang / Yibei Xiao /
要旨: Type I CRISPR-Cas systems employ multi-subunit effector Cascade and helicase-nuclease Cas3 to target and degrade foreign nucleic acids, representing the most abundant RNA-guided adaptive immune ...Type I CRISPR-Cas systems employ multi-subunit effector Cascade and helicase-nuclease Cas3 to target and degrade foreign nucleic acids, representing the most abundant RNA-guided adaptive immune systems in prokaryotes. Their ability to cause long fragment deletions have led to increasing interests in eukaryotic genome editing. While the Cascade structures of all other six type I systems have been determined, the structure of the most evolutionarily conserved type I-B Cascade is still missing. Here, we present two cryo-EM structures of the Synechocystis sp. PCC 6714 (Syn) type I-B Cascade, revealing the molecular mechanisms that underlie RNA-directed Cascade assembly, target DNA recognition, and local conformational changes of the effector complex upon R-loop formation. Remarkably, a loop of Cas5 directly intercalated into the major groove of the PAM and facilitated PAM recognition. We further characterized the genome editing profiles of this I-B Cascade-Cas3 in human CD3 T cells using mRNA-mediated delivery, which led to unidirectional 4.5 kb deletion in TRAC locus and achieved an editing efficiency up to 41.2%. Our study provides the structural basis for understanding target DNA recognition by type I-B Cascade and lays foundation for harnessing this system for long range genome editing in human T cells.
履歴
登録2023年3月13日-
ヘッダ(付随情報) 公開2024年3月20日-
マップ公開2024年3月20日-
更新2024年5月29日-
現状2024年5月29日処理サイト: PDBc / 状態: 公開

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emd_35629.png

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_35629.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 103 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
投影像・断面図

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その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
1.32 Å/pix.
x 300 pix.
= 396. Å		1.32 Å/pix.
x 300 pix.
= 396. Å		1.32 Å/pix.
x 300 pix.
= 396. Å

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投影像

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ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.32 Å
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ヒストグラム (対数)
表面レベル登録者による: 0.33
最小 - 最大-0.36412668 - 1.5517225
平均 (標準偏差)0.0017086442 (±0.04988404)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ300300300
Spacing300300300
セルA=B=C: 396.00003 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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ハーフマップ: #2

ファイルemd_35629_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_35629_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 : Cryo-EM structure of Synechocystis sp. PCC6714 Cascade bound to a...

全体名称: Cryo-EM structure of Synechocystis sp. PCC6714 Cascade bound to a PAM-containing dsDNA target presented as full R-loop formed state at 3.6 angstrom resolution
要素
  • 複合体: Cryo-EM structure of Synechocystis sp. PCC6714 Cascade bound to a PAM-containing dsDNA target presented as full R-loop formed state at 3.6 angstrom resolution
    • タンパク質・ペプチド: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cmx8
    • タンパク質・ペプチド: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cas5/Cmx5/DevS
    • タンパク質・ペプチド: Fruiting body developmental protein R-like protein
    • DNA: DNA (5'-D(P*TP*CP*CP*AP*TP*GP*TP*TP*TP*AP*TP*CP*AP*CP*C)-3')
    • RNA: RNA (44-MER)
    • DNA: DNA (41-MER)
    • DNA: DNA (5'-D(P*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*A)-3')
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR associated protein Cas11b

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超分子 #1: Cryo-EM structure of Synechocystis sp. PCC6714 Cascade bound to a...

超分子名称: Cryo-EM structure of Synechocystis sp. PCC6714 Cascade bound to a PAM-containing dsDNA target presented as full R-loop formed state at 3.6 angstrom resolution
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#8
由来(天然)生物種: Synechocystis sp. PCC 6714 (バクテリア)

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分子 #1: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cmx8

分子名称: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cmx8 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / 詳細: GenBank ID WP_071880939 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Synechocystis sp. PCC 6714 (バクテリア)
分子量理論値: 63.703344 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)
配列文字列: MPKTQAEILT LDFNLAELPS AQHRAGLAGL ILMIRELKKW PWFKIRQKEK DVLLSIENLD QYGASIQLNL EGLIALFDLA YLSFTEERK SKSKIKDFKR VDEIEIEENG KNKIQKYYFY DVITPQGGFL AGWDKSDGQI WLRIWRDMFW SIIKGVPATR N PFNNRCGL ...文字列:
MPKTQAEILT LDFNLAELPS AQHRAGLAGL ILMIRELKKW PWFKIRQKEK DVLLSIENLD QYGASIQLNL EGLIALFDLA YLSFTEERK SKSKIKDFKR VDEIEIEENG KNKIQKYYFY DVITPQGGFL AGWDKSDGQI WLRIWRDMFW SIIKGVPATR N PFNNRCGL NLNAGDSFSK DVESVWKSLQ NAEKTTGQSG AFYLGAMAVN AENVSTDDLI KWQFLLHFWA FVAQVYCPYI LD KDGKRNF NGYVIVIPDI ANLEDFCDIL PDVLSNRNSK AFGFRPQESV IDVPEQGALE LLNLIKQRIA KKAGSGLLSD LIV GVEVIH AEKQGNSIKL HSVSYLQPNE ESVDDYNAIK NSYYCPWFRR QLLLNLVNPK FDLASQSWLK RHPWYGFGDL LSRI PQRWL KENNSYFSHD ARQLFTQKGD FDMTVATTKT REYAEIVYKI AQGFVLSKLS SKHDLQWSKC KGNPKLEREY NDKKE KVVN EAFLAIRSRT EKQAFIDYFV STLYPHVRQD EFVDFAQKLF QDTDEIRSLT LLALSSQYPI KRQGETE

UniProtKB: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cmx8

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分子 #2: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cas5/Cmx5/DevS

分子名称: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cas5/Cmx5/DevS
タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Synechocystis sp. PCC 6714 (バクテリア)
分子量理論値: 26.592424 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)
配列文字列: MAQLALALDT VTRYLRLKAP FAAFRPFQSG SFRSTTPVPS FSAVYGLLLN LAGIEQRQEV EGKVTLIKPK AELPKLAIAI GQVKPSSTS LINQQLHNYP VGNSGKEFAS RTFGSKYWIA PVRREVLVNL DLIIGLQSPV EFWQKLDQGL KGETVINRYG L PFAGDNNF ...文字列:
MAQLALALDT VTRYLRLKAP FAAFRPFQSG SFRSTTPVPS FSAVYGLLLN LAGIEQRQEV EGKVTLIKPK AELPKLAIAI GQVKPSSTS LINQQLHNYP VGNSGKEFAS RTFGSKYWIA PVRREVLVNL DLIIGLQSPV EFWQKLDQGL KGETVINRYG L PFAGDNNF LFDEIYPIEK PDLASWYCPL EPDTRPNQGA CRLTLWIDRE NNTQTTIKVF SPSDFRLEPP AKAWQQLPG

UniProtKB: Uncharacterized protein

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分子 #3: Fruiting body developmental protein R-like protein

分子名称: Fruiting body developmental protein R-like protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 7 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Synechocystis sp. PCC 6714 (バクテリア)
分子量理論値: 33.789074 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)
配列文字列: MSNLNLFATI LTYPAPASNY RGESEENRSV IQKILKDGQK YAIISPESMR NALREMLIEL GQPNNRTRLH SEDQLAVEFK EYPNPDKFA DDFLFGYMVA QTNDAKEMKK LNRPAKRDSI FRCNMAVAVN PYKYDTVFYQ SPLNAGDSAW KNSTSSALLH R EVTHTAFQ ...文字列:
MSNLNLFATI LTYPAPASNY RGESEENRSV IQKILKDGQK YAIISPESMR NALREMLIEL GQPNNRTRLH SEDQLAVEFK EYPNPDKFA DDFLFGYMVA QTNDAKEMKK LNRPAKRDSI FRCNMAVAVN PYKYDTVFYQ SPLNAGDSAW KNSTSSALLH R EVTHTAFQ YPFALAGKDC AAKPEWVKAL LQAIAELNGV AGGHARAYYE FAPRSVVARL TPKLVAGYQT YGFDAEGNWL EL SRLTATD SDNLDLPANE FWLGGELVRK MDQEQKAQLE AMGAHLYANP EKLFADLADS FLGV

UniProtKB: Fruiting body developmental protein R-like protein

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分子 #8: CRISPR associated protein Cas11b

分子名称: CRISPR associated protein Cas11b / タイプ: protein_or_peptide / ID: 8 / コピー数: 3 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Synechocystis sp. PCC 6714 (バクテリア)
分子量理論値: 14.5385 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli 'BL21-Gold(DE3)pLysS AG' (大腸菌)
配列文字列:
MTVATTKTRE YAEIVYKIAQ GFVLSKLSSK HDLQWSKCKG NPKLEREYND KKEKVVNEAF LAIRSRTEKQ AFIDYFVSTL YPHVRQDEF VDFAQKLFQD TDEIRSLTLL ALSSQYPIKR QGETE

UniProtKB: Type I-MYXAN CRISPR-associated protein Cmx8

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分子 #4: DNA (5'-D(P*TP*CP*CP*AP*TP*GP*TP*TP*TP*AP*TP*CP*AP*CP*C)-3')

分子名称: DNA (5'-D(P*TP*CP*CP*AP*TP*GP*TP*TP*TP*AP*TP*CP*AP*CP*C)-3')
タイプ: dna / ID: 4 / 詳細: PAM proximal non target DNA / 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: 4.494934 KDa
配列文字列:
(DT)(DC)(DC)(DA)(DT)(DG)(DT)(DT)(DT)(DA) (DT)(DC)(DA)(DC)(DC)

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分子 #6: DNA (41-MER)

分子名称: DNA (41-MER) / タイプ: dna / ID: 6 / 詳細: Target DNA / 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: 12.725236 KDa
配列文字列:
(DA)(DC)(DA)(DC)(DA)(DA)(DA)(DA)(DT)(DA) (DT)(DC)(DC)(DA)(DG)(DA)(DT)(DT)(DG)(DG) (DG)(DG)(DA)(DC)(DA)(DC)(DG)(DG)(DT) (DG)(DA)(DT)(DA)(DA)(DA)(DC)(DA)(DT)(DG) (DG) (DA)

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分子 #7: DNA (5'-D(P*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*A)-3')

分子名称: DNA (5'-D(P*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*AP*A)-3') / タイプ: dna / ID: 7 / 詳細: PAM distal non target DNA / 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: 3.08711 KDa
配列文字列:
(DA)(DA)(DA)(DA)(DA)(DA)(DA)(DA)(DA)(DA)

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分子 #5: RNA (44-MER)

分子名称: RNA (44-MER) / タイプ: rna / ID: 5 / 詳細: CRISPR RNA / コピー数: 1
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 13.975212 KDa
配列文字列:
AGAGCACUUU UAUCACCGUG UCCCCAAUCU GGAUAUUUUG UGUG

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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
凍結凍結剤: ETHANE

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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 K2 SUMMIT (4k x 4k)
平均電子線量: 50.0 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）: 2.1 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1.0 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: 3.6 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 92454
初期 角度割当タイプ: NOT APPLICABLE
最終 角度割当タイプ: OTHER

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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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