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- PDB-9jwn: Cryo-EM structure of FrCas9 in complex with sgRNA and 43-bp dsDNA... -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9jwn
タイトルCryo-EM structure of FrCas9 in complex with sgRNA and 43-bp dsDNA substrate
要素
  • CRISPR-associated endonuclease Cas9
  • DNA (13-mer)
  • DNA (43-mer)
  • RNA (125-mer)
キーワードDNA/RNA/HYDROLASE / FrCas9 / high fidelity / off-target / nuclease protein / complex / HYDROLASE / DNA-RNA-HYDROLASE complex
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 / DNA binding / RNA binding / metal ion binding
類似検索 - 分子機能
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
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA / DNA (> 10) / RNA / RNA (> 10) / RNA (> 100) / CRISPR-associated endonuclease Cas9
類似検索 - 構成要素
生物種Homo sapiens (ヒト)
Faecalibaculum rodentium (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: 2.89 Å
データ登録者Chen, S.D. / Yang, M. / Liu, S.Q.
資金援助1件
組織認可番号国
Not funded
引用ジャーナル: Cell Genom / 年: 2025
タイトル: Structural and functional bases of F. rodentium Cas9 provide insights into CRISPR-Cas protein engineering.
著者: Mei Yang / Siqi Liu / Guanqiao Chen / Xi Liu / Dapeng Sun / Jingjing Zhang / Yumei Wang / Shoudeng Chen / Rui Tian / Zheng Hu /
要旨: The Faecalibaculum rodentium (Fr) CRISPR-Cas9 system exhibits enhanced gene-editing precision and efficiency compared to SpCas9, with distinctive advantages in targeting the TATA box in eukaryotic ...The Faecalibaculum rodentium (Fr) CRISPR-Cas9 system exhibits enhanced gene-editing precision and efficiency compared to SpCas9, with distinctive advantages in targeting the TATA box in eukaryotic promoters. However, the underlying molecular mechanisms remained unexplored. Here, we present cryo-electron microscopy structures of the FrCas9-single guide RNA (sgRNA)-DNA complex in both the R-loop expansion and pre-catalytic states, shedding light on its specialized recognition of the 5'-NRTA-3' protospacer adjacent motif (PAM) and the unusual overwinding of the sgRNA-DNA heteroduplex. Our investigations into the structure and extensive mutational analyses reveal that the phosphate lock loop plays a pivotal role in finely adjusting FrCas9's off-target sensitivity and catalytic efficiency. Remarkably, targeted residue substitutions in the phosphate lock loop and the PAM-distal region were found to synergistically enhance both the editing precision and efficiency of FrCas9. These findings advance our understanding of Cas9's accuracy and potency mechanisms while providing a molecular foundation for the rational design and development of next-generation CRISPR technologies.
履歴
登録2024年10月10日登録サイト: PDBJ / 処理サイト: PDBJ
改定 1.02025年9月17日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年9月17日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年9月17日Data content type: Half map / Part number: 1 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年9月17日Data content type: Half map / Part number: 2 / Data content type: Half map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年9月17日Data content type: Image / Data content type: Image / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年9月17日Data content type: Primary map / Data content type: Primary map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12025年10月29日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Item: _citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_CSD ..._citation.journal_abbrev / _citation.journal_id_CSD / _citation.journal_id_ISSN / _citation.page_first / _citation.page_last / _citation.pdbx_database_id_DOI / _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation.year / _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
D: DNA (13-mer)
B: RNA (125-mer)
C: DNA (43-mer)
A: CRISPR-associated endonuclease Cas9


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)216,9994
ポリマ－216,9994
非ポリマー00
水724
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_5551

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要素

#1: DNA鎖 DNA (13-mer)


分子量: 3996.619 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
#2: RNA鎖 RNA (125-mer)


分子量: 40071.625 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 発現宿主: Faecalibaculum rodentium (バクテリア)
#3: DNA鎖 DNA (43-mer)


分子量: 13269.536 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現 / 由来: (組換発現) Homo sapiens (ヒト) / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
#4: タンパク質 CRISPR-associated endonuclease Cas9 / FrCas9


分子量: 159661.672 Da / 分子数: 1 / Mutation: H877A / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Faecalibaculum rodentium (バクテリア)
遺伝子: cas9, BO223_00085 / 発現宿主: Escherichia coli (大腸菌)
参照: UniProt: A0A1Q9YNK3, 加水分解酵素; エステル加水分解酵素
#5: 水 ChemComp-HOH / water


分子量: 18.015 Da / 分子数: 4 / 由来タイプ: 天然 / 式: H2O
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: Ternary complex of FrCas9-sgRNA bound to a 43-bp dsDNA
タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#4 / 由来: MULTIPLE SOURCES
由来(天然)生物種: Faecalibaculum rodentium (バクテリア)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli (大腸菌)
緩衝液pH: 8
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: FLOOD BEAM
電子レンズモード: BRIGHT FIELD / 最大 デフォーカス（公称値）: 2000 nm / 最小 デフォーカス（公称値）: 1000 nm
撮影電子線照射量: 50 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k)

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解析

EMソフトウェア名称: PHENIX / バージョン: 1.20.1_4487: / カテゴリ: モデル精密化
CTF補正タイプ: NONE
3次元再構成解像度: 2.89 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 684922 / 対称性のタイプ: POINT
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00312484
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.51917545
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d18.6532935
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0342033
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0041675

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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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