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- EMDB-39941: Cryo-EM structure of eSaCas9_NNG-guide RNA-target DNA complex in ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-39941
タイトルCryo-EM structure of eSaCas9_NNG-guide RNA-target DNA complex in an interrogation state
マップデータLocally filtered a sharpened map using a local resolution map.
試料
  • 複合体: eSaCas9-NNG-sgRNA-target DNA ternary complex in an interrogation state
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas9
    • RNA: sgRNA
    • DNA: Non-target DNA strand
    • DNA: Target DNA strand
キーワードCRISPR-CAS9 / GENOME ENGINEERING / HYDROLASE-RNA-DNA COMPLEX / DNA BINDING PROTEIN
機能・相同性
機能・相同性情報


maintenance of CRISPR repeat elements / endonuclease activity / defense response to virus / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素 / hydrolase activity / DNA binding / RNA binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
: / CRISPR-associated endonuclease Cas9, C-terminal domain / Cas9, PI domain / Cas9, WED domain / CRISPR-Cas9 WED domain / CRISPR-Cas9 PI domain / : / Cas9 RuvC domain / HNH endonuclease / CRISPR-associated endonuclease Cas9 ...: / CRISPR-associated endonuclease Cas9, C-terminal domain / Cas9, PI domain / Cas9, WED domain / CRISPR-Cas9 WED domain / CRISPR-Cas9 PI domain / : / 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
CRISPR-associated endonuclease Cas9
類似検索 - 構成要素
生物種Staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 3.17 Å
データ登録者Omura SN / Nakagawa R / Yamashita K / Nishimasu H / Nureki O
資金援助 日本, 2件
OrganizationGrant number国
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) 日本
Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) 日本
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2026
タイトル: Engineering a compact high-fidelity Staphylococcus aureus Cas9 variant with broader targeting range and mechanistic insights into its activation.
著者: Satoshi N Omura / Ryoya Nakagawa / Shohei Kajimoto / Sae Okazaki / Soh Ishiguro / Hideto Mori / Kosuke Onishi / Yuji Kashiwakura / Takafumi Hiramoto / Kio Horinaka / Mamoru Tanaka / Hisato ...著者: Satoshi N Omura / Ryoya Nakagawa / Shohei Kajimoto / Sae Okazaki / Soh Ishiguro / Hideto Mori / Kosuke Onishi / Yuji Kashiwakura / Takafumi Hiramoto / Kio Horinaka / Mamoru Tanaka / Hisato Hirano / Kasey Jividen / Keitaro Yamashita / Shengdar Q Tsai / Nozomu Yachie / Tsukasa Ohmori / Hiroshi Nishimasu / Osamu Nureki /
要旨: Staphylococcus aureus Cas9 (SaCas9) is smaller than the widely used Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) and has been harnessed for gene therapy using an adeno-associated virus vector. However, ...Staphylococcus aureus Cas9 (SaCas9) is smaller than the widely used Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) and has been harnessed for gene therapy using an adeno-associated virus vector. However, SaCas9 requires a longer NNGRRT (where N is any nucleotide and R is A or G) protospacer adjacent motif (PAM) for target DNA recognition, thereby restricting the targeting range. Although PAM-relaxed Cas9 variants have been developed, expanded targeting is often accompanied by compromised target specificity. Here, we report the rational engineering of eSaCas9-NNG, a SaCas9 variant that recognizes relaxed NNG PAMs while maintaining high target fidelity, thereby overcoming a fundamental trade-off in Cas9-based genome editing. eSaCas9-NNG efficiently induces indels and base conversions at endogenous sites bearing NNG PAMs in human cells and mice, with editing efficiencies comparable to those of other PAM-relaxed nucleases, including SpRY, SpG, and iGeoCas9, but with reduced off-target activity. We further determine the cryo-electron microscopy structures of eSaCas9-NNG in five distinct functional states, revealing the structural basis for its relaxed PAM recognition, improved target specificity, and nuclease activation. Overall, our findings demonstrate that eSaCas9-NNG could be used as a versatile genome editing tool for in vivo gene therapy, and improve our mechanistic understanding of the diverse CRISPR-Cas9 nucleases.
履歴
登録2024年4月30日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年11月5日-
マップ公開2025年11月5日-
更新2026年4月29日-
現状2026年4月29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_39941.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_39941.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 18.7 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈Locally filtered a sharpened map using a local resolution map.
投影像・断面図

画像のコントロール

大きさ
明度
コントラスト
その他
軸Z (Sec.)Y (Row.)X (Col.)
1.11 Å/pix.
x 170 pix.
= 188.139 Å		1.11 Å/pix.
x 170 pix.
= 188.139 Å		1.11 Å/pix.
x 170 pix.
= 188.139 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: 1.1067 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: 0.06
最小 - 最大-0.3261398 - 0.54494905
平均 (標準偏差)0.0015586832 (±0.013817148)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin505050
サイズ170170170
Spacing170170170
セルA=B=C: 188.13899 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_39941_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: #1

ファイルemd_39941_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: #2

ファイルemd_39941_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 : eSaCas9-NNG-sgRNA-target DNA ternary complex in an interrogation state

全体名称: eSaCas9-NNG-sgRNA-target DNA ternary complex in an interrogation state
要素
  • 複合体: eSaCas9-NNG-sgRNA-target DNA ternary complex in an interrogation state
    • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas9
    • RNA: sgRNA
    • DNA: Non-target DNA strand
    • DNA: Target DNA strand

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超分子 #1: eSaCas9-NNG-sgRNA-target DNA ternary complex in an interrogation state

超分子名称: eSaCas9-NNG-sgRNA-target DNA ternary complex in an interrogation state
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
由来(天然)生物種: Staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌)

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分子 #1: CRISPR-associated endonuclease Cas9

分子名称: CRISPR-associated endonuclease Cas9 / 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
由来(天然)生物種: Staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌)
分子量理論値: 124.305898 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: GSHMKRNYIL GLDIGITSVG YGIIDYETRD VIDAGVRLFK EANVENNEGR RSKRGARRLK RRRRHRIQRV KKLLFDYNLL TDHSELSGI NPYEARVKGL SQKLSEEEFS AALLHLAKRR GVHNVNEVEE DTGNELSTKE QISRNSKALE EKYVAELQLE R LKKDGEVR ...文字列:
GSHMKRNYIL GLDIGITSVG YGIIDYETRD VIDAGVRLFK EANVENNEGR RSKRGARRLK RRRRHRIQRV KKLLFDYNLL TDHSELSGI NPYEARVKGL SQKLSEEEFS AALLHLAKRR GVHNVNEVEE DTGNELSTKE QISRNSKALE EKYVAELQLE R LKKDGEVR GSINRFKTSD YVKEAKQLLK VQKAYHQLDQ SFIDTYIDLL ETRRTYYEGP GEGSPFGWKD IKEWYEMLMG HC TYFPEEL RSVKYAYNAD LYNALNDLNN LVITRDENEK LEYYEKFQII ENVFKQKKKP TLKQIAKEIL VNEEDIKGYR VTS TGKPEF TNLKVYHDIK DITARKEIIE NAELLDQIAK ILTIYQSSED IQEELTNLNS ELTQEEIEQI SNLKGYTGTH NLSL KAINL ILDELWHTND AQIAIFNALK LVPKKVDLSQ QKEIPTTLVD DFILSPVVKR SFIQSIKVIN AIIKKYGLPN DIIIE LARE KNSKDAQKMI NEMQKRNRQT NERIEEIIRT TGKENAKYLI EKIKLHDMQE GKCLYSLEAI PLEDLLNNPF NYEVDH IIP RSVSFDNSFN NKVLVKQEEN SKKGNRTPFQ YLSSSDSKIS YETFKKHILN LAKGKGRISK TKKEYLLEER DINRFSV QK DFINRNLVDT RYATRGLMNL LRSYFRVNNL DVKVKSINGG FTSFLRRKWK FKKERNKGYK HHAEDALIIA NADFIFKE W KKLDKAKKVM ENQMFEEKQA ESMPEIETEQ EYKEIFITPH QIKHIKDFKD YKYSHRVDKK PNRKLINDTL YSTRKDDKG NTRIVNNLNG LYDKDNDKLK KLINKSPEKL LMYHHDPQTY QKLKLIMEQY GDEKNPLYKY YEETGNYLTK YSKKDNGPVI KKIKYYGNK LNAHLDITDD YPNSRNKVVK LSLKPYRFDV YLDNGVYKFV KVNNLDVIKK ENYYEVNSKC YEEAKKLKKI S NQAEFIAS FYRNDLIKIN GELYRVIGVA SDLLNAIEVN MIDITYREYL ENMNDKRPPR IFKTISSKTQ SIKKYSTDIL GN LYEVKSK KHPQIIKKG

UniProtKB: CRISPR-associated endonuclease Cas9

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分子 #2: sgRNA

分子名称: sgRNA / タイプ: rna / ID: 2 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: Staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌)
分子量理論値: 31.892889 KDa
配列文字列:
GGGAAAUUAG GUGCGCUUGG CGUUUUAGUA CUCUGGAAAC AGAAUCUACU AAAACAAGGC AAAAUGCCGU GUUUAUCUCG UCAACUUGU UGGCGAGAUA

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分子 #3: Non-target DNA strand

分子名称: Non-target DNA strand / タイプ: dna / ID: 3 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌)
分子量理論値: 13.314969 KDa
配列文字列:
(DA)(DT)(DT)(DT)(DG)(DA)(DA)(DT)(DA)(DG) (DG)(DC)(DA)(DA)(DG)(SC)(SC)(AS)(AS)(GS) (SC)(GS)(DC)(DA)(DC)(DC)(DT)(DA)(DA) (DT)(DT)(DT)(DC)(DC)(DC)(DG)(DT)(DA)(DT) (DT) (DT)(DA)(DG)

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分子 #4: Target DNA strand

分子名称: Target DNA strand / タイプ: dna / ID: 4 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌)
分子量理論値: 13.386006 KDa
配列文字列:
(DC)(DT)(DA)(DA)(DA)(DT)(DA)(DC)(DG)(DG) (DG)(DA)(DA)(DA)(DT)(DT)(DA)(DG)(DG)(DT) (DG)(SC)(GS)(SC)(PST)(PST)(GS)(GS)(DC) (DT)(DT)(DG)(DC)(DC)(DT)(DA)(DT)(DT)(DC) (DA)(DA)(DA)(DT)

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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: 7.6
凍結凍結剤: ETHANE

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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 (6k 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: OTHER / 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

CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
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: 3.17 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 211623
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)

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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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