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- PDB-7mi9: Full integration complex of Cas1/Cas2 from Cas4-containing system -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 7mi9
タイトルFull integration complex of Cas1/Cas2 from Cas4-containing system
要素
  • (CRISPR-associated ...) x 2
  • DNA (5'-D(P*CP*GP*GP*AP*AP*AP*AP*GP*AP*GP*CP*C)-3')
  • DNA (5'-D(P*GP*AP*AP*GP*CP*C)-3')
  • DNA (72-MER)
  • DNA (80-MER)
キーワードHYDROLASE/DNA / CRISPR/Cas (CRISPR) / Cas4 / PAM recognition / full integration / HYDROLASE-DNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


5' to 3' exodeoxyribonuclease (nucleoside 3'-phosphate-forming) / exonuclease activity / maintenance of CRISPR repeat elements / RNA endonuclease activity / 4 iron, 4 sulfur cluster binding / endonuclease activity / defense response to virus / 加水分解酵素; エステル加水分解酵素 / DNA binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
CRISPR-associated protein Cas4 / Dna2/Cas4, domain of unknown function DUF83 / Domain of unknown function DUF83 / CRISPR-associated endonuclease Cas2 / Virulence-associated protein D / CRISPR associated protein Cas2 / CRISPR associated protein Cas2 / CRISPR-associated endonuclease Cas1, N-terminal domain / CRISPR-associated protein Cas1 / CRISPR-associated endonuclease Cas1, C-terminal domain / CRISPR associated protein Cas1 / PD-(D/E)XK endonuclease-like domain superfamily
類似検索 - ドメイン・相同性
デオキシリボ核酸 / DNA (> 10) / CRISPR-associated endoribonuclease Cas2 / CRISPR-associated exonuclease Cas4/endonuclease Cas1 fusion
類似検索 - 構成要素
生物種Geobacter sulfurreducens (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: 3.89 Å
データ登録者Hu, C.Y. / Ke, A.K.
引用ジャーナル: Nature / 年: 2021
タイトル: Mechanism for Cas4-assisted directional spacer acquisition in CRISPR-Cas.
著者: Chunyi Hu / Cristóbal Almendros / Ki Hyun Nam / Ana Rita Costa / Jochem N A Vink / Anna C Haagsma / Saket R Bagde / Stan J J Brouns / Ailong Ke /
要旨: Prokaryotes adapt to challenges from mobile genetic elements by integrating spacers derived from foreign DNA in the CRISPR array. Spacer insertion is carried out by the Cas1-Cas2 integrase complex. A ...Prokaryotes adapt to challenges from mobile genetic elements by integrating spacers derived from foreign DNA in the CRISPR array. Spacer insertion is carried out by the Cas1-Cas2 integrase complex. A substantial fraction of CRISPR-Cas systems use a Fe-S cluster containing Cas4 nuclease to ensure that spacers are acquired from DNA flanked by a protospacer adjacent motif (PAM) and inserted into the CRISPR array unidirectionally, so that the transcribed CRISPR RNA can guide target searching in a PAM-dependent manner. Here we provide a high-resolution mechanistic explanation for the Cas4-assisted PAM selection, spacer biogenesis and directional integration by type I-G CRISPR in Geobacter sulfurreducens, in which Cas4 is naturally fused with Cas1, forming Cas4/Cas1. During biogenesis, only DNA duplexes possessing a PAM-embedded 3'-overhang trigger Cas4/Cas1-Cas2 assembly. During this process, the PAM overhang is specifically recognized and sequestered, but is not cleaved by Cas4. This 'molecular constipation' prevents the PAM-side prespacer from participating in integration. Lacking such sequestration, the non-PAM overhang is trimmed by host nucleases and integrated to the leader-side CRISPR repeat. Half-integration subsequently triggers PAM cleavage and Cas4 dissociation, allowing spacer-side integration. Overall, the intricate molecular interaction between Cas4 and Cas1-Cas2 selects PAM-containing prespacers for integration and couples the timing of PAM processing with the stepwise integration to establish directionality.
履歴
登録2021年4月16日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02021年11月17日Provider: repository / タイプ: Initial release

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構造の表示

ムービー
  • 登録構造単位
  • Jmolによる作画
  • ダウンロード
  • EMマップとの重ね合わせ
  • マップデータ: EMDB-23843
  • UCSF Chimeraによる作画
  • ダウンロード
ムービービューア
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 exonuclease Cas4/endonuclease Cas1 fusion
B: CRISPR-associated exonuclease Cas4/endonuclease Cas1 fusion
C: CRISPR-associated exonuclease Cas4/endonuclease Cas1 fusion
D: CRISPR-associated exonuclease Cas4/endonuclease Cas1 fusion
E: CRISPR-associated endoribonuclease Cas2
F: CRISPR-associated endoribonuclease Cas2
G: DNA (80-MER)
H: DNA (72-MER)
I: DNA (5'-D(P*CP*GP*GP*AP*AP*AP*AP*GP*AP*GP*CP*C)-3')
J: DNA (5'-D(P*GP*AP*AP*GP*CP*C)-3')


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)325,08610
ポリマ－325,08610
非ポリマー00
水0
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 根拠: gel filtration
タイプ名称対称操作数
identity operation1_5551
Buried area34050 Å2
ΔGint-161 kcal/mol
Surface area82020 Å2

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要素

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CRISPR-associated ... , 2種, 6分子 ABCDEF

#1: タンパク質
CRISPR-associated exonuclease Cas4/endonuclease Cas1 fusion


分子量: 62598.496 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
株: ATCC 51573 / DSM 12127 / PCA / 遺伝子: cas4-cas1, GSU0057 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
参照: UniProt: Q74H36, 加水分解酵素; エステル加水分解酵素, 5' to 3' exodeoxyribonuclease (nucleoside 3'-phosphate-forming)
#2: タンパク質 CRISPR-associated endoribonuclease Cas2


分子量: 11190.176 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
株: ATCC 51573 / DSM 12127 / PCA / 遺伝子: cas2, GSU0058 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
参照: UniProt: Q74H35, 加水分解酵素; エステル加水分解酵素

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DNA鎖 , 4種, 4分子 GHIJ

#3: DNA鎖 DNA (80-MER)


分子量: 24664.730 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
#4: DNA鎖 DNA (72-MER)


分子量: 22123.074 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
#5: DNA鎖 DNA (5'-D(P*CP*GP*GP*AP*AP*AP*AP*GP*AP*GP*CP*C)-3')


分子量: 3705.445 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
#6: DNA鎖 DNA (5'-D(P*GP*AP*AP*GP*CP*C)-3')


分子量: 1818.231 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Geobacter sulfurreducens (バクテリア)

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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
ID名称タイプ詳細Entity IDParent-ID由来
1Full integration complex of Cas1/Cas2 from Cas4-containing systemCOMPLEXfull integration after Cas4 dissociationall0MULTIPLE SOURCES
2Local refinement half map (spacer side)COMPLEX1MULTIPLE SOURCES
3Local refinement half map (leader side)COMPLEX1MULTIPLE SOURCES
4low resolution map before local refinementCOMPLEX1MULTIPLE SOURCES
分子量
IDEntity assembly-ID値 (°)実験値
110.3 MDaYES
12
13
14
由来(天然)生物種: Geobacter sulfurreducens (バクテリア)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
緩衝液pH: 7.5 / 詳細: WITH 5 mM DTT
緩衝液成分濃度: 150 mM / 名称: sodium chloride塩化ナトリウム / 式: NaCl塩化ナトリウム
試料濃度: 1 mg/ml / 包埋: NO / シャドウイング: NO / 染色: NO / 凍結: YES
試料支持グリッドのタイプ: Quantifoil R1.2/1.3
急速凍結装置: FEI VITROBOT MARK IV / 凍結剤: ETHANE / 湿度: 100 % / 凍結前の試料温度: 298 K / 詳細: 6 seconds

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電子顕微鏡撮影

顕微鏡モデル: TFS TALOS
電子銃電子線源: FIELD EMISSION GUN / 加速電圧: 200 kV / 照射モード: FLOOD BEAM
電子レンズモード: DIFFRACTION回折 / 最小 デフォーカス（公称値）: 1500 nm / Cs: 2.7 mm / C2レンズ絞り径: 100 µm
撮影平均露光時間: 0.35 sec. / 電子線照射量: 50 e/Å2
フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
実像数: 1200
電子光学装置位相板: VOLTA PHASE PLATE

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解析

ソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.18.2_3874: / 分類: 精密化
EMソフトウェア
ID名称バージョンカテゴリ
2EMAN9画像取得
4EMANCTF補正
12cryoSPARC分類
13RELION３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: 3.89 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 80000 / 対称性のタイプ: POINT
原子モデル構築プロトコル: OTHER
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00616628
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.8423225
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d42.6873467
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0492526
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0072421

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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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