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- PDB-9zq6: Structure of SpyCas9 in complex with the anti-CRISPR protein AcrIIA26 -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9zq6
タイトルStructure of SpyCas9 in complex with the anti-CRISPR protein AcrIIA26
要素
  • AcrIIA26
  • CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1
  • sgRNA
キーワードIMMUNE SYSTEM / CRISPR / Cas9 / Acr
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, bridge helix / Bridge helix of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / CRISPR-associated endonuclease Cas9, PAM-interacting domain / CRISPR-associated endonuclease Cas9, REC lobe / REC lobe of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / PAM-interacting domain of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / : / Cas9 RuvC domain / HNH endonuclease / CRISPR-associated endonuclease Cas9 ...CRISPR-associated endonuclease Cas9, bridge helix / Bridge helix of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / CRISPR-associated endonuclease Cas9, PAM-interacting domain / CRISPR-associated endonuclease Cas9, REC lobe / REC lobe of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / PAM-interacting domain of CRISPR-associated endonuclease Cas9 / : / Cas9 RuvC domain / HNH endonuclease / CRISPR-associated endonuclease Cas9 / 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
RNA / RNA (> 10) / RNA (> 100) / CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1
類似検索 - 構成要素
生物種Streptococcus pyogenes M1 GAS (化膿レンサ球菌)
Streptococcus (バクテリア)
手法電子顕微鏡法 / 単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.98 Å
データ登録者Zheng, I. / Learn, B. / Bailey, S.
資金援助 米国, 1件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)GM097330 米国
引用
ジャーナル: Biochem J / 年: 2026
タイトル: Structural basis for inhibition of SpyCas9 by the anti-CRISPR protein AcrIIA26.
著者: Iris Zheng / Brian Learn / Scott Bailey /
要旨: CRISPR-Cas9 systems provide adaptive immunity in prokaryotes by targeting and cleaving invading phage DNA. In response, phages have evolved anti-CRISPR (Acr) proteins to inhibit Cas9 and evade this ...CRISPR-Cas9 systems provide adaptive immunity in prokaryotes by targeting and cleaving invading phage DNA. In response, phages have evolved anti-CRISPR (Acr) proteins to inhibit Cas9 and evade this immune response. AcrIIA26 is a type II-A anti-CRISPR protein that inhibits Streptococcus pyogenes Cas9 (SpyCas9) DNA binding, but its molecular mechanism remains unclear. Here, we determined the 3.0 Å resolution cryo-EM structure of AcrIIA26 in complex with SpyCas9-single-guide RNA, revealing a dual inhibition mechanism. AcrIIA26 adopts a novel fold comprising a central β-sheet flanked by two α-helical bundles. The 5-helix bundle, which features a negatively charged surface whose shape mimics duplex DNA, occupies the same position as the protospacer adjacent motif (PAM) duplex in target-bound Cas9. This directly blocks PAM recognition by burying critical residues R1333 and R1335 in the PAM-interacting domain. Mutagenesis confirmed that residues E49 and D50 in AcrIIA26 are essential for this interaction. Simultaneously, the 4-helix bundle binds the Cas9 REC lobe and sterically prevents the conformational changes required for Cas9 activation, with mutation of AcrIIA26 F121 completely eliminating inhibitory activity. Structural comparisons reveal that despite diverse folds, multiple anti-CRISPRs convergently evolved to block PAM recognition, highlighting this as a critical vulnerability in Cas9 function. Our findings provide mechanistic insights into AcrIIA26 inhibition and offer a foundation for engineering improved Cas9 off-switches for genome editing applications.
#1: ジャーナル: Commun Biol / 年: 2019
タイトル: SPHIRE-crYOLO is a fast and accurate fully automated particle picker for cryo-EM.
著者: Thorsten Wagner / Felipe Merino / Markus Stabrin / Toshio Moriya / Claudia Antoni / Amir Apelbaum / Philine Hagel / Oleg Sitsel / Tobias Raisch / Daniel Prumbaum / Dennis Quentin / Daniel ...著者: Thorsten Wagner / Felipe Merino / Markus Stabrin / Toshio Moriya / Claudia Antoni / Amir Apelbaum / Philine Hagel / Oleg Sitsel / Tobias Raisch / Daniel Prumbaum / Dennis Quentin / Daniel Roderer / Sebastian Tacke / Birte Siebolds / Evelyn Schubert / Tanvir R Shaikh / Pascal Lill / Christos Gatsogiannis / Stefan Raunser /
要旨: Selecting particles from digital micrographs is an essential step in single-particle electron cryomicroscopy (cryo-EM). As manual selection of complete datasets-typically comprising thousands of ...Selecting particles from digital micrographs is an essential step in single-particle electron cryomicroscopy (cryo-EM). As manual selection of complete datasets-typically comprising thousands of particles-is a tedious and time-consuming process, numerous automatic particle pickers have been developed. However, non-ideal datasets pose a challenge to particle picking. Here we present the particle picking software crYOLO which is based on the deep-learning object detection system You Only Look Once (YOLO). After training the network with 200-2500 particles per dataset it automatically recognizes particles with high recall and precision while reaching a speed of up to five micrographs per second. Further, we present a general crYOLO network able to pick from previously unseen datasets, allowing for completely automated on-the-fly cryo-EM data preprocessing during data acquisition. crYOLO is available as a standalone program under http://sphire.mpg.de/ and is distributed as part of the image processing workflow in SPHIRE.
#2: ジャーナル: Nat Methods / 年: 2020
タイトル: Non-uniform refinement: adaptive regularization improves single-particle cryo-EM reconstruction.
著者: Ali Punjani / Haowei Zhang / David J Fleet /
要旨: Cryogenic electron microscopy (cryo-EM) is widely used to study biological macromolecules that comprise regions with disorder, flexibility or partial occupancy. For example, membrane proteins are ...Cryogenic electron microscopy (cryo-EM) is widely used to study biological macromolecules that comprise regions with disorder, flexibility or partial occupancy. For example, membrane proteins are often kept in solution with detergent micelles and lipid nanodiscs that are locally disordered. Such spatial variability negatively impacts computational three-dimensional (3D) reconstruction with existing iterative refinement algorithms that assume rigidity. We introduce non-uniform refinement, an algorithm based on cross-validation optimization, which automatically regularizes 3D density maps during refinement to account for spatial variability. Unlike common shift-invariant regularizers, non-uniform refinement systematically removes noise from disordered regions, while retaining signal useful for aligning particle images, yielding dramatically improved resolution and 3D map quality in many cases. We obtain high-resolution reconstructions for multiple membrane proteins as small as 100 kDa, demonstrating increased effectiveness of cryo-EM for this class of targets critical in structural biology and drug discovery. Non-uniform refinement is implemented in the cryoSPARC software package.
履歴
登録2025年12月17日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02026年2月4日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年2月4日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年2月4日Data content type: Additional map / Part number: 1 / Data content type: Additional map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年2月4日Data content type: FSC / Data content type: FSC / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年2月4日Data content type: Half map / Part number: 1 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年2月4日Data content type: Half map / Part number: 2 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年2月4日Data content type: Image / Data content type: Image / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02026年2月4日Data content type: Primary map / Data content type: Primary map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12026年2月18日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation_author.identifier_ORCID / _citation_author.name / _em_admin.last_update
改定 1.12026年2月18日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / EM metadata / Group: Database references / Experimental summary / Data content type: EM metadata / EM metadata / EM metadata / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Data content type: EM metadata / EM metadata ...EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata
Item: _citation.journal_volume / _citation.page_first ..._citation.journal_volume / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation_author.identifier_ORCID / _citation_author.name / _em_admin.last_update

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構造の表示

構造ビューア分子:
MolmilJmol/JSmol

ダウンロードとリンク

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集合体

登録構造単位
A: CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1
B: AcrIIA26
C: sgRNA


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)218,8473
ポリマ－218,8473
非ポリマー00
水00
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者・ソフトウェアが定義した集合体
  • 根拠: 電子顕微鏡法, not applicable
タイプ名称対称操作数
identity operation1_555x,y,z1

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要素

#1: タンパク質 CRISPR-associated endonuclease Cas9/Csn1 / SpCas9 / SpyCas9


分子量: 158699.844 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Streptococcus pyogenes M1 GAS (化膿レンサ球菌)
遺伝子: cas9, csn1, SPy_1046 / 発現宿主: Escherichia coli B (大腸菌)
参照: UniProt: Q99ZW2, 加水分解酵素; エステル加水分解酵素
#2: タンパク質 AcrIIA26


分子量: 21449.260 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Streptococcus (バクテリア) / 発現宿主: Escherichia coli B (大腸菌)
#3: RNA鎖 sgRNA


分子量: 38697.953 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成
由来: (合成) Streptococcus pyogenes M1 GAS (化膿レンサ球菌)
Has protein modificationN

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実験情報

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実験

実験手法: 電子顕微鏡法
EM実験試料の集合状態: PARTICLE / ３次元再構成法: 単粒子再構成法

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試料調製

構成要素名称: Cas9-sgRNA-AcrIIA26 complex / タイプ: COMPLEX / Entity ID: all / 由来: RECOMBINANT
由来(天然)生物種: Streptococcus pyogenes M1 GAS (化膿レンサ球菌)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli B (大腸菌)
緩衝液pH: 7.5
試料包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
急速凍結凍結剤: ETHANE

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電子顕微鏡撮影

実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company
顕微鏡モデル: TFS KRIOS
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 300 kV / 照射モード: OTHER
電子レンズモード: BRIGHT FIELD / 最大 デフォーカス（公称値）: 3000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 500 nm
撮影電子線照射量: 40 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: FEI FALCON IV (4k x 4k)

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解析

EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ
1cryoSPARC4.6粒子像選択
13cryoSPARC4.2３次元再構成
CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
3次元再構成解像度: 2.98 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 59914 / 対称性のタイプ: POINT
精密化交差検証法: NONE
立体化学のターゲット値: GeoStd + Monomer Library + CDL v1.2
原子変位パラメータBiso mean: 68.61 Å2
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.003514327
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.644919685
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.03922240
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.00572221
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d8.36972607

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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)

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  • 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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