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- EMDB-48340: FnoCas12a bridge helix variant state 4a -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-48340
タイトルFnoCas12a bridge helix variant state 4a
マップデータ
試料
  • 複合体: Ternary complex of FnoCRISPR-Cas12a
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas12a
    • RNA: RNA (36-MER)
    • DNA: TS DNA
    • DNA: NTS DNA
キーワードCas12a / bridge helix / loop-to-helical transition / conformational cascade / allostery / off-target DNA cleavage / DNA BINDING PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


Bacillus subtilis ribonuclease / deoxyribonuclease I / deoxyribonuclease I activity / defense response to virus / lyase activity / DNA binding / RNA binding
類似検索 - 分子機能
: / CRISPR-associated endonuclease Cpf1 PI domain / : / CRISPR-associated endonuclease Cpf1 REC2 domain / CRISPR-associated endonuclease Cas12a / Cas12a, REC1 domain / Cas12a, RuvC nuclease domain / Cas12a, nuclease domain / Alpha helical recognition lobe domain / Nuclease domain / RuvC nuclease domain
類似検索 - ドメイン・相同性
CRISPR-associated endonuclease Cas12a
類似検索 - 構成要素
生物種Francisella tularensis subsp. novicida U112 (バクテリア) / Francisella tularensis subsp. novicida (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: 3.63 Å
データ登録者Ganguly C / Thomas LM / Aribam SD / Martin L / Rajan R
資金援助 米国, 2件
OrganizationGrant number国
National Science Foundation (NSF, United States)MCB-1716423 米国
National Science Foundation (NSF, United States) 米国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2026
タイトル: Bridge helix of Cas12a is an allosteric regulator of R-loop formation and RuvC activation.
著者: Chhandosee Ganguly / Swarmistha Devi Aribam / Alberto Monteiro Dos Santos / Lindsie Martin / Leonard M Thomas / Yihan Shao / Rakhi Rajan /
要旨: CRISPR-Cas12a, an RNA-based DNA targeting system, is widely used for genome editing and biomarker detection. To mitigate the off-target DNA cleavage of Cas12a, we previously developed a Francisella ...CRISPR-Cas12a, an RNA-based DNA targeting system, is widely used for genome editing and biomarker detection. To mitigate the off-target DNA cleavage of Cas12a, we previously developed a Francisella novicida Cas12a variant (FnoCas12a) by introducing double proline substitutions (K969P/D970P) in a conserved arginine-rich helix called the bridge helix (BH). In this work, we use a combinatorial approach to understand the molecular mechanisms of BH-mediated activation of Cas12a for DNA cleavage. We report five structures of FnoCas12a that are at different states of conformational activation. Comparison of the variant and wild-type (FnoCas12a) structures, along with activity assays and computational simulations, establishes the loop-to-helical transition and bending of the BH as an allosteric trigger for RNA-DNA hybrid propagation. These changes track with the previously reported coupled remodeling of BH and helix 1 of RuvC motif-II as well as the REC lobe movements needed to accommodate the growing hybrid. The transition of the BH is essential for the loop-to-helical transition of the "lid", which in turn opens the RuvC active site pocket for DNA entry and cleavage. Pairwise 3D structural comparison of the BH and RuvC of Cas12 and Cas9 families provides insight into the diversity of BH's structural organization in these mechanistically similar enzymes.
履歴
登録2024年12月18日-
ヘッダ(付随情報) 公開2026年2月11日-
マップ公開2026年2月11日-
更新2026年3月11日-
現状2026年3月11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_48340.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_48340.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 83.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
投影像・断面図

画像のコントロール

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明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
0.86 Å/pix.
x 280 pix.
= 240.8 Å		0.86 Å/pix.
x 280 pix.
= 240.8 Å		0.86 Å/pix.
x 280 pix.
= 240.8 Å

表面

投影像

断面 (1/3)

断面 (1/2)

断面 (2/3)

画像は Spider により作成

ボクセルのサイズX=Y=Z: 0.86 Å
密度

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)
表面レベル登録者による: 0.033
最小 - 最大-0.17752452 - 0.3305755
平均 (標準偏差)-0.0006636927 (±0.011342453)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ280280280
Spacing280280280
セルA=B=C: 240.8 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_48340_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_48340_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 : Ternary complex of FnoCRISPR-Cas12a

全体名称: Ternary complex of FnoCRISPR-Cas12a
要素
  • 複合体: Ternary complex of FnoCRISPR-Cas12a
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas12a
    • RNA: RNA (36-MER)
    • DNA: TS DNA
    • DNA: NTS DNA

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超分子 #1: Ternary complex of FnoCRISPR-Cas12a

超分子名称: Ternary complex of FnoCRISPR-Cas12a / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Francisella tularensis subsp. novicida U112 (バクテリア)
分子量理論値: 1.52 MDa

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分子 #1: CRISPR-associated endonuclease Cas12a

分子名称: CRISPR-associated endonuclease Cas12a / タイプ: protein_or_peptide / ID: 1 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: deoxyribonuclease I
由来(天然)生物種: Francisella tularensis subsp. novicida (バクテリア)
分子量理論値: 152.515516 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: GAASHMSIYQ EFVNKYSLSK TLRFELIPQG KTLENIKARG LILDDEKRAK DYKKAKQIID KYHQFFIEEI LSSVCISEDL LQNYSDVYF KLKKSDDDNL QKDFKSAKDT IKKQISEYIK DSEKFKNLFN QNLIDAKKGQ ESDLILWLKQ SKDNGIELFK A NSDITDID ...文字列:
GAASHMSIYQ EFVNKYSLSK TLRFELIPQG KTLENIKARG LILDDEKRAK DYKKAKQIID KYHQFFIEEI LSSVCISEDL LQNYSDVYF KLKKSDDDNL QKDFKSAKDT IKKQISEYIK DSEKFKNLFN QNLIDAKKGQ ESDLILWLKQ SKDNGIELFK A NSDITDID EALEIIKSFK GWTTYFKGFH ENRKNVYSSN DIPTSIIYRI VDDNLPKFLE NKAKYESLKD KAPEAINYEQ IK KDLAEEL TFDIDYKTSE VNQRVFSLDE VFEIANFNNY LNQSGITKFN TIIGGKFVNG ENTKRKGINE YINLYSQQIN DKT LKKYKM SVLFKQILSD TESKSFVIDK LEDDSDVVTT MQSFYEQIAA FKTVEEKSIK ETLSLLFDDL KAQKLDLSKI YFKN DKSLT DLSQQVFDDY SVIGTAVLEY ITQQIAPKNL DNPSKKEQEL IAKKTEKAKY LSLETIKLAL EEFNKHRDID KQCRF EEIL ANFAAIPMIF DEIAQNKDNL AQISIKYQNQ GKKDLLQASA EDDVKAIKDL LDQTNNLLHK LKIFHISQSE DKANIL DKD EHFYLVFEEC YFELANIVPL YNKIRNYITQ KPYSDEKFKL NFENSTLANG WDKNKEPDNT AILFIKDDKY YLGVMNK KN NKIFDDKAIK ENKGEGYKKI VYKLLPGANK MLPKVFFSAK SIKFYNPSED ILRIRNHSTH TKNGSPQKGY EKFEFNIE D CRKFIDFYKQ SISKHPEWKD FGFRFSDTQR YNSIDEFYRE VENQGYKLTF ENISESYIDS VVNQGKLYLF QIYNKDFSA YSKGRPNLHT LYWKALFDER NLQDVVYKLN GEAELFYRKQ SIPKKITHPA KEAIANKNKD NPKKESVFEY DLIKDKRFTE DKFFFHCPI TINFKSSGAN KFNDEINLLL KEKANDVHIL SIDRGERHLA YYTLVDGKGN IIKQDTFNII GNDRMKTNYH D KLAAIEKD RDSARPPWKK INNIKEMKEG YLSQVVHEIA KLVIEYNAIV VFEDLNFGFK RGRFKVEKQV YQKLEKMLIE KL NYLVFKD NEFDKTGGVL RAYQLTAPFE TFKKMGKQTG IIYYVPAGFT SKICPVTGFV NQLYPKYESV SKSQEFFSKF DKI CYNLDK GYFEFSFDYK NFGDKAAKGK WTIASFGSRL INFRNSDKNH NWDTREVYPT KELEKLLKDY SIEYGHGECI KAAI CGESD KKFFAKLTSV LNTILQMRNS KTGTELDYLI SPVADVNGNF FDSRQAPKNM PQDADANGAY HIGLKGLMLL GRIKN NQEG KKLNLVIKNE EYFEFVQNRN N

UniProtKB: CRISPR-associated endonuclease Cas12a

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分子 #2: RNA (36-MER)

分子名称: RNA (36-MER) / タイプ: rna / ID: 2 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 13.749146 KDa
配列文字列:
AAUUUCUACU GUUGUAGAUG AGAAGUCAUU UAAUAAGGCC ACU

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分子 #3: TS DNA

分子名称: TS DNA / タイプ: dna / ID: 3 / 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: 7.302752 KDa
配列文字列:
(DG)(DC)(DC)(DT)(DT)(DA)(DT)(DT)(DA)(DA) (DA)(DT)(DG)(DA)(DC)(DT)(DT)(DC)(DT)(DC) (DT)(DA)(DA)(DA)

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分子 #4: NTS DNA

分子名称: NTS DNA / タイプ: dna / ID: 4 / 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: 7.431839 KDa
配列文字列:
(DT)(DT)(DT)(DA)(DG)(DA)(DG)(DA)(DA)(DG) (DT)(DC)(DA)(DT)(DT)(DT)(DA)(DA)(DT)(DA) (DA)(DG)(DG)(DC)

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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
グリッドモデル: Quantifoil R1.2/1.3 / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 30 sec. / 前処理 - 雰囲気: AIR
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 95 % / チャンバー内温度: 4 K / 装置: LEICA EM GP

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電子顕微鏡法

顕微鏡TFS KRIOS
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: 1.25 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 / Cs: 2.7 mm / 最大 デフォーカス（公称値）: 2.0 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

CTF補正タイプ: NONE
初期モデルモデルのタイプ: PDB ENTRY
PDBモデル - PDB ID:

6gtg

最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.63 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 65427
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://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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