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- EMDB-45633: Cas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, ... -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-45633
タイトルCas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, structure 3
マップデータsharpened map from deepEMhancer
試料
  • 複合体: Cas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, structure 3
    • 複合体: Cas12a
      • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas12a
    • 複合体: gRNA:DNA
      • RNA: guide RNA (25-MER)
      • DNA: Non-target DNA strand
      • DNA: Target DNA strand
キーワードDNase / complex / ribonucleoprotein / genome editor / HYDROLASE-RNA complex / HYDROLASE / HYDROLASE-RNA-DNA complex
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 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Acidaminococcus sp. BV3L6 (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: 3.5 Å
データ登録者Soczek KM / Doudna JA
資金援助 米国, 6件
OrganizationGrant number国
Howard Hughes Medical Institute (HHMI) 米国
National Science Foundation (NSF, United States)2334028 米国
National Institutes of Health/National Heart, Lung, and Blood Institute (NIH/NHLBI)R21HL173710 米国
National Institutes of Health/National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NIH/NINDS)U19NS132303 米国
National Institutes of Health/National Institute Of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID)U19AI171110, U54AI170792, U19AI135990, UH3AI150552, U01AI142817 米国
Department of Energy (DOE, United States)DE-AC02-05CH11231, 2553571, B656358 米国
引用ジャーナル: Nucleic Acids Res / 年: 2025
タイトル: CRISPR-Cas12a bends DNA to destabilize base pairs during target interrogation.
著者: Katarzyna M Soczek / Joshua C Cofsky / Owen T Tuck / Honglue Shi / Jennifer A Doudna /
要旨: RNA-guided endonucleases are involved in processes ranging from adaptive immunity to site-specific transposition and have revolutionized genome editing. CRISPR-Cas9, -Cas12 and related proteins use ...RNA-guided endonucleases are involved in processes ranging from adaptive immunity to site-specific transposition and have revolutionized genome editing. CRISPR-Cas9, -Cas12 and related proteins use guide RNAs to recognize ∼20-nucleotide target sites within genomic DNA by mechanisms that are not yet fully understood. We used structural and biochemical methods to assess early steps in DNA recognition by Cas12a protein-guide RNA complexes. We show here that Cas12a initiates DNA target recognition by bending DNA to induce transient nucleotide flipping that exposes nucleobases for DNA-RNA hybridization. Cryo-EM structural analysis of a trapped Cas12a-RNA-DNA surveillance complex and fluorescence-based conformational probing show that Cas12a-induced DNA helix destabilization enables target discovery and engagement. This mechanism of initial DNA interrogation resembles that of CRISPR-Cas9 despite distinct evolutionary origins and different RNA-DNA hybridization directionality of these enzyme families. Our findings support a model in which RNA-mediated DNA interference begins with local helix distortion by transient CRISPR-Cas protein binding.
履歴
登録2024年7月6日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年1月8日-
マップ公開2025年1月8日-
更新2025年5月21日-
現状2025年5月21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_45633.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_45633.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 64 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
注釈sharpened map from deepEMhancer
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.)
1.12 Å/pix.
x 256 pix.
= 285.44 Å		1.12 Å/pix.
x 256 pix.
= 285.44 Å		1.12 Å/pix.
x 256 pix.
= 285.44 Å

表面

投影像

断面 (1/3)

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断面 (2/3)

画像は Spider により作成

ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.115 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: 0.0125
最小 - 最大-0.016569015 - 1.8852245
平均 (標準偏差)0.0010241682 (±0.02166909)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin000
サイズ256256256
Spacing256256256
セルA=B=C: 285.44 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_45633_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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追加マップ: unsharpened map from Relion refinement

ファイルemd_45633_additional_1.map
注釈unsharpened map from Relion refinement
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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追加マップ: map sharpened with Relion postprocessing

ファイルemd_45633_additional_2.map
注釈map sharpened with Relion postprocessing
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_45633_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_45633_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 : Cas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, ...

全体名称: Cas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, structure 3
要素
  • 複合体: Cas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, structure 3
    • 複合体: Cas12a
      • タンパク質・ペプチド: CRISPR-associated endonuclease Cas12a
    • 複合体: gRNA:DNA
      • RNA: guide RNA (25-MER)
      • DNA: Non-target DNA strand
      • DNA: Target DNA strand

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超分子 #1: Cas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, ...

超分子名称: Cas12a:gRNA:DNA (Acidaminococcus sp.) with 0 RNA:DNA base pairs, structure 3
タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: all
分子量理論値: 185 KDa

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超分子 #2: Cas12a

超分子名称: Cas12a / タイプ: complex / ID: 2 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #2
由来(天然)生物種: Acidaminococcus sp. BV3L6 (バクテリア)

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超分子 #3: gRNA:DNA

超分子名称: gRNA:DNA / タイプ: complex / ID: 3 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #1, #3-#4
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物) / Synthetically produced: Yes

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分子 #1: guide RNA (25-MER)

分子名称: guide RNA (25-MER) / タイプ: rna / ID: 1 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 13.418956 KDa
配列文字列:
UUUAAUUUCU ACUCUUGUAG AUAGCAGAGU AGACAUACGC AG

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分子 #2: CRISPR-associated endonuclease Cas12a

分子名称: CRISPR-associated endonuclease Cas12a / タイプ: protein_or_peptide / ID: 2 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO / EC番号: deoxyribonuclease I
由来(天然)生物種: Acidaminococcus sp. BV3L6 (バクテリア)
分子量理論値: 151.68025 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
配列文字列: SNAMTQFEGF TNLYQVSKTL RFELIPQGKT LKHIQEQGFI EEDKARNDHY KELKPIIDRI YKTYADQCLQ LVQLDWENLS AAIDSYRKE KTEETRNALI EEQATYRNAI HDYFIGRTDN LTDAINKRHA EIYKGLFKAE LFNGKVLKQL GTVTTTEHEN A LLRSFDKF ...文字列:
SNAMTQFEGF TNLYQVSKTL RFELIPQGKT LKHIQEQGFI EEDKARNDHY KELKPIIDRI YKTYADQCLQ LVQLDWENLS AAIDSYRKE KTEETRNALI EEQATYRNAI HDYFIGRTDN LTDAINKRHA EIYKGLFKAE LFNGKVLKQL GTVTTTEHEN A LLRSFDKF TTYFSGFYEN RKNVFSAEDI STAIPHRIVQ DNFPKFKENC HIFTRLITAV PSLREHFENV KKAIGIFVST SI EEVFSFP FYNQLLTQTQ IDLYNQLLGG ISREAGTEKI KGLNEVLNLA IQKNDETAHI IASLPHRFIP LFKQILSDRN TLS FILEEF KSDEEVIQSF CKYKTLLRNE NVLETAEALF NELNSIDLTH IFISHKKLET ISSALCDHWD TLRNALYERR ISEL TGKIT KSAKEKVQRS LKHEDINLQE IISAAGKELS EAFKQKTSEI LSHAHAALDQ PLPTTLKKQE EKEILKSQLD SLLGL YHLL DWFAVDESNE VDPEFSARLT GIKLEMEPSL SFYNKARNYA TKKPYSVEKF KLNFQMPTLA SGWDVNKEKC NGAILF VKN GLYYLGIMPK QKGRYKALSF EPTEKTSEGF DKMYYDYFPD AAKMIPKCST QLKAVTAHFQ THTTPILLSN NFIEPLE IT KEIYDLNNPE KEPKKFQTAY AKKTGDQKGY REALCKWIDF TRDFLSKYTK TTSIDLSSLR PSSQYKDLGE YYAELNPL L YHISFQRIAE KEIMDAVETG KLYLFQIYNK DFAKGHHGKP NLHTLYWTGL FSPENLAKTS IKLNGQAELF YRPKSRMKR MAHRLGEKML NKKLKDQKTP IPDTLYQELY DYVNHRLSHD LSDEARALLP NVITKEVSHE IIKDRRFTSD KFFFHVPITL NYQAANSPS KFNQRVNAYL KEHPETPIIG IDRGERNLIY ITVIDSTGKI LEQRSLNTIQ QFDYQKKLDN REKERVAARQ A WSVVGTIK DLKQGYLSQV IHEIVDLMIH YQAVVVLENL NFGFKSKRTG IAEKAVYQQF EKMLIDKLNC LVLKDYPAEK VG GVLNPYQ LTDQFTSFAK MGTQSGFLFY VPAPYTSKID PLTGFVDPFV WKTIKNHESR KHFLEGFDFL HYDVKTGDFI LHF KMNRNL SFQRGLPGFM PAWDIVFEKN ETQFDAKGTP FIAGKRIVPV IENHRFTGRY RDLYPANELI ALLEEKGIVF RDGS NILPK LLENDDSHAI DTMVALIRSV LQMRNSNAAT GEDYINSPVR DLNGVCFDSR FQNPEWPMDA DANGAYHIAL KGQLL LNHL KESKDLKLQN GISNQDWLAY IQELRN

UniProtKB: CRISPR-associated endonuclease Cas12a

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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
詳細: cytidine in position 7 is covalently modified, forming N4-cystamine-2'-deoxycytidine (2YR); the modified base is forming a disulfide bond with cysteine 551 in the protein
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: 9.567206 KDa
配列文字列:
(DG)(DT)(DA)(DG)(DT)(DG)(2YR)(DT)(DT)(DT) (DG)(DT)(DC)(DG)(DT)(DC)(DT)(DC)(DA) (DT)(DC)(DT)(DG)(DT)(DA)(DT)(DG)(DC)(DG) (DT)(DC)

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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: synthetic construct (人工物)
分子量理論値: 9.557205 KDa
配列文字列:
(DG)(DA)(DC)(DG)(DC)(DA)(DT)(DA)(DC)(DA) (DG)(DA)(DT)(DG)(DA)(DG)(DA)(DC)(DG)(DA) (DC)(DA)(DA)(DA)(DG)(DC)(DA)(DC)(DT) (DA)(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
構成要素:
濃度名称式
20.0 mMTris-Cl
200.0 mMpotassium chlorideKCl
0.1 mMdithiothreitol
5.0 mMmagnesium chlorideMgCl2
0.25 %glycerol
グリッドモデル: C-flat-1.2/1.3 / 材質: COPPER / メッシュ: 400 / 支持フィルム - 材質: CARBON / 支持フィルム - トポロジー: HOLEY / 前処理 - タイプ: GLOW DISCHARGE / 前処理 - 時間: 15 sec. / 詳細: 25 mA
凍結凍結剤: ETHANE / チャンバー内湿度: 100 % / チャンバー内温度: 281 K

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TALOS ARCTICA
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: 200 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）: 2.0 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm
試料ステージホルダー冷却材: NITROGEN
実験機器
モデル: Talos Arctica / 画像提供: FEI Company

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画像解析

CTF補正ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4) / ソフトウェア - 詳細: patch ctf / タイプ: PHASE FLIPPING AND AMPLITUDE CORRECTION
初期モデルモデルのタイプ: OTHER / 詳細: ab initio reconstruction
最終 再構成想定した対称性 - 点群: C1 (非対称) / 解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 3.5 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 5-beta) / 使用した粒子像数: 27031
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: cryoSPARC (ver. 4)
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD / ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 5-beta)
最終 3次元分類ソフトウェア - 名称: RELION (ver. 5-beta)
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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