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- EMDB-60006: Cryo-EM structure of the Cas9d-sgRNA-target DNA complex -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-60006
タイトルCryo-EM structure of the Cas9d-sgRNA-target DNA complex
マップデータ
試料
  • 複合体: a protein
    • RNA: RNA (144-MER)
    • DNA: DNA (32-MER)
    • タンパク質・ペプチド: a protein
    • DNA: DNA (5'-D(P*CP*GP*GP*GP*TP*CP*AP*AP*AP*TP*G)-3')
  • リガンド: ZINC ION
キーワードa protein complex / ANTIVIRAL PROTEIN
生物種metagenome (メタゲノム)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.65 Å
データ登録者Zhang H / Li X / Liu Z
資金援助 中国, 1件
OrganizationGrant number国
Other government 中国
引用ジャーナル: Nat Commun / 年: 2025
タイトル: Insights into the compact CRISPR-Cas9d system.
著者: Jie Yang / Tongyao Wang / Ying Huang / Zhaoyi Long / Xuzichao Li / Shuqin Zhang / Lingling Zhang / Zhikun Liu / Qian Zhang / Huabing Sun / Minjie Zhang / Hang Yin / Zhongmin Liu / Heng Zhang /
要旨: Cas9d, the smallest known member of the Cas9 family, employs a compact domain architecture for effective target cleavage. However, the underlying mechanism remains unclear. Here, we present the cryo- ...Cas9d, the smallest known member of the Cas9 family, employs a compact domain architecture for effective target cleavage. However, the underlying mechanism remains unclear. Here, we present the cryo-EM structures of the Cas9d-sgRNA complex in both target-free and target-bound states. Biochemical assays elucidated the PAM recognition and DNA cleavage mechanisms of Cas9d. Structural comparisons revealed that at least 17 base pairs in the guide-target heteroduplex is required for nuclease activity. Beyond its typical role as an adaptor between Cas9 enzymes and targets, the sgRNA also provides structural support and functional regulation for Cas9d. A segment of the sgRNA scaffold interacts with the REC domain to form a functional target recognition module. Upon target binding, this module undergoes a coordinated conformational rearrangement, enabling heteroduplex propagation and facilitating nuclease activity. This hybrid functional module precisely monitors heteroduplex complementarity, resulting in a lower mismatch tolerance compared to SpyCas9. Moreover, structure-guided engineering in both the sgRNA and Cas9d protein led to a more compact Cas9 system with well-maintained nuclease activity. Altogether, our findings provide insights into the target recognition and cleavage mechanisms of Cas9d and shed light on the development of high-fidelity mini-CRISPR tools.
履歴
登録2024年5月3日-
ヘッダ(付随情報) 公開2025年2月19日-
マップ公開2025年2月19日-
更新2025年9月3日-
現状2025年9月3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_60006.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_60006.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

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.)
0.83 Å/pix.
x 300 pix.
= 249. Å		0.83 Å/pix.
x 300 pix.
= 249. Å		0.83 Å/pix.
x 300 pix.
= 249. 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: 0.83 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: 0.3
最小 - 最大-2.7888868 - 3.932924
平均 (標準偏差)-0.0011416143 (±0.065342486)
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: 249.0 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_60006_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_60006_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 : a protein

全体名称: a protein
要素
  • 複合体: a protein
    • RNA: RNA (144-MER)
    • DNA: DNA (32-MER)
    • タンパク質・ペプチド: a protein
    • DNA: DNA (5'-D(P*CP*GP*GP*GP*TP*CP*AP*AP*AP*TP*G)-3')
  • リガンド: ZINC ION

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超分子 #1: a protein

超分子名称: a protein / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#4
由来(天然)生物種: metagenome (メタゲノム)

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分子 #1: RNA (144-MER)

分子名称: RNA (144-MER) / タイプ: rna / ID: 1 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: metagenome (メタゲノム)
分子量理論値: 51.127133 KDa
配列文字列:
GGUUCGAAAU UAGGUGCGCU UCGCGUUACA GUUAAGGCUC UGAAAAGAGC CUUAAUUGUA AAACGCCUAU ACAGUGAAGG GAUAUACGC UUGGGUUUGU CCAGCCUGAG CCUCUAUGCC AGAAAUGGCG CCUUCAUCGU GGGUUAGGAC AUUUAAUUUU

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分子 #2: DNA (32-MER)

分子名称: DNA (32-MER) / タイプ: dna / ID: 2 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: metagenome (メタゲノム)
分子量理論値: 11.27125 KDa
配列文字列:
(DC)(DA)(DT)(DT)(DT)(DG)(DA)(DC)(DC)(DC) (DG)(DC)(DG)(DA)(DA)(DG)(DC)(DG)(DC)(DA) (DC)(DC)(DT)(DA)(DA)(DT)(DT)(DT)(DC) (DG)(DA)(DA)(DG)(DC)(DC)(DC)(DT)

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

分子名称: DNA (5'-D(P*CP*GP*GP*GP*TP*CP*AP*AP*AP*TP*G)-3') / タイプ: dna / ID: 4 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: metagenome (メタゲノム)
分子量理論値: 11.502379 KDa
配列文字列:
(DA)(DG)(DG)(DG)(DC)(DT)(DT)(DC)(DG)(DA) (DA)(DA)(DT)(DT)(DA)(DG)(DG)(DT)(DG)(DC) (DG)(DC)(DT)(DT)(DC)(DG)(DC)(DG)(DG) (DG)(DT)(DC)(DA)(DA)(DA)(DT)(DG)

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分子 #3: a protein

分子名称: a protein / タイプ: protein_or_peptide / ID: 3 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: metagenome (メタゲノム)
分子量理論値: 86.585766 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: MERELVLGIA YGGKYTGLAV VDRRHNQVLY ANRLKMRDDV AGILKDRRKQ RGIRRTAQTK KKRLRELKNY LKSIGYNEST ATFETVYSL AHKRGYDYAD MPEEKTSEEI EAMDVEERKQ WEKEKQEWEE TKRNSRHRKE VVKDVHKAMI EGRATEEQIK R VERIFNKQ ...文字列:
MERELVLGIA YGGKYTGLAV VDRRHNQVLY ANRLKMRDDV AGILKDRRKQ RGIRRTAQTK KKRLRELKNY LKSIGYNEST ATFETVYSL AHKRGYDYAD MPEEKTSEEI EAMDVEERKQ WEKEKQEWEE TKRNSRHRKE VVKDVHKAMI EGRATEEQIK R VERIFNKQ YRPKRFNNRI LTKCKVEDCG VNTPLRKNVR DLLIENIVRF FPIEQSEKDN LKDAVLDKNR REEVKSFFRK HK TDEHIRK QVYDIADNKL SGRTVFCKEH ILEHTEHSKE ERKVFRLAPS LKTKIENVLA VIKDEILPKF TVNKVVMESN NFD IAAKTQ GKKRLAKEEY GKGPREGKET RKEALLRETD GRCIYCGKSI DISNAHDDAI FPRKAGGLNI FANLVACCAV CNEN KKGRT PLESGISPKP EIIAFMKNDL KKKILEDARN INTVDFNKYM SHASIGWRYM RDRLRESAGN KKLPIERQSG IYTAY FRRW WGFKKERGNT LHHALDAVIL ASRKGYSDDG LVDMTLKPKY NKGGEFDPEK HLPEPIEFKM DKGSRGSALH DRNPLS YKK GIITRRFMVT EIECGKEDDV ISETYREKLK EAFKRFDTKK GKCLTDKEAK EAGFCIKKNE LVMSLKCSIK GTGPGQM IR INNNVFKTNV HNVGVDVYLD EKGKKKAYER KNPRLSKHFI EPPPQPNGRV SFTLKRRDMV TVEGEDAIYR IKKLGTSP T IEAVVGSDGK TRTVSATKLT KANSAE

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分子 #5: ZINC ION

分子名称: ZINC ION / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 1 / 式: ZN
分子量理論値: 65.409 Da

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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: 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）: 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 ONLY
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: 2.65 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 171509
初期 角度割当タイプ: RANDOM ASSIGNMENT
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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