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- PDB-9n9q: Cryo-EM structure of the RNA-guided transcription complex -

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基本情報

登録情報
データベース: PDB / ID: 9n9q
タイトルCryo-EM structure of the RNA-guided transcription complex
要素
  • (DNA-directed RNA polymerase subunit ...) x 3
  • DNA non-template strand
  • DNA template strand
  • Nuclease-deactivated Cas12f
  • RNA polymerase Rpb6
  • RpoE
  • gRNA (85-MER)
キーワードRNA BINDING PROTEIN/DNA/RNA / dCas12f / partial R-Loop / RNA BINDING PROTEIN / RNA BINDING PROTEIN-DNA-RNA complex
機能・相同性
機能・相同性情報


DNA-directed RNA polymerase complex / ribonucleoside binding / DNA-directed RNA polymerase / DNA-directed RNA polymerase activity / protein dimerization activity / DNA-templated transcription / magnesium ion binding / DNA binding / zinc ion binding / cytoplasm
類似検索 - 分子機能
DNA-directed RNA polymerase, subunit beta-prime, bacterial type / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain / RNA polymerase beta subunit external 1 domain / RNA polymerase, alpha subunit, C-terminal / Bacterial RNA polymerase, alpha chain C terminal domain / DNA-directed RNA polymerase beta subunit, bacterial-type / DNA-directed RNA polymerase, alpha subunit / DNA-directed RNA polymerase, subunit beta-prime / RNA polymerase Rpb6 ...DNA-directed RNA polymerase, subunit beta-prime, bacterial type / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain superfamily / DNA-directed RNA polymerase, beta subunit, external 1 domain / RNA polymerase beta subunit external 1 domain / RNA polymerase, alpha subunit, C-terminal / Bacterial RNA polymerase, alpha chain C terminal domain / DNA-directed RNA polymerase beta subunit, bacterial-type / DNA-directed RNA polymerase, alpha subunit / DNA-directed RNA polymerase, subunit beta-prime / RNA polymerase Rpb6 / RNA polymerase Rpb2, domain 2 superfamily / RNA polymerase, subunit omega/Rpo6/RPB6 / RNA polymerase Rpb6 / RNA polymerase Rpb1, domain 3 superfamily / RNA polymerase Rpb1, clamp domain superfamily / RNA polymerase Rpb1, domain 3 / RNA polymerase Rpb1, domain 3 / RNA polymerase Rpb1, domain 1 / RNA polymerase Rpb1, domain 1 / RNA polymerase, beta subunit, protrusion / RNA polymerase beta subunit / DNA-directed RNA polymerase, insert domain / DNA-directed RNA polymerase, RpoA/D/Rpb3-type / RNA polymerase Rpb3/RpoA insert domain / RNA polymerase Rpb3/Rpb11 dimerisation domain / RNA polymerases D / RNA polymerase, alpha subunit / RNA polymerase Rpb1, domain 5 / RNA polymerase Rpb1, domain 4 / RNA polymerase Rpb1, domain 2 / RNA polymerase Rpb1, domain 5 / RNA polymerase Rpb1, domain 4 / RNA polymerase Rpb2, domain 2 / RNA polymerase Rpb2, domain 2 / RNA polymerase, N-terminal / RNA polymerase Rpb1, funnel domain superfamily / RNA polymerase I subunit A N-terminus / DNA-directed RNA polymerase, insert domain superfamily / RNA polymerase, RBP11-like subunit / RNA polymerase, beta subunit, conserved site / RNA polymerase Rpb2, domain 7 / RNA polymerase Rpb2, domain 3 / RNA polymerase Rpb2, OB-fold / RNA polymerase Rpb2, domain 7 / RNA polymerase Rpb2, domain 3 / RNA polymerases beta chain signature. / DNA-directed RNA polymerase, subunit 2, hybrid-binding domain / DNA-directed RNA polymerase, subunit 2 / DNA-directed RNA polymerase, subunit 2, hybrid-binding domain superfamily / RNA polymerase Rpb2, domain 6
類似検索 - ドメイン・相同性
DNA / DNA (> 10) / RNA / RNA (> 10) / DNA-directed RNA polymerase subunit alpha / RNA polymerase Rpb6 / DNA-directed RNA polymerase subunit beta' / DNA-directed RNA polymerase subunit beta
類似検索 - 構成要素
生物種Flagellimonas taeanensis (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: 2.88 Å
データ登録者Chang, L. / Sternberg, S.H. / Xiao, R. / Hoffmann, F.T. / Wiegand, T. / Xie, D.
資金援助 米国, 4件
組織認可番号国
National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences (NIH/NIGMS)R01GM138675 米国
National Science Foundation (NSF, United States)2339799 米国
National Science Foundation (NSF, United States)2239685 米国
The Pew Charitable Trusts 米国
引用ジャーナル: Nature / 年: 2026
タイトル: Structural basis of RNA-guided transcription by a dCas12f-σ-RNAP complex.
著者: Renjian Xiao / Florian T Hoffmann / Dan Xie / Tanner Wiegand / Adriana I Palmieri / Samuel H Sternberg / Leifu Chang /
要旨: In both natural and engineered biological systems, RNA-guided proteins have emerged as critical transcriptional regulators by modulating RNA polymerase (RNAP) and its associated factors. In bacteria, ...In both natural and engineered biological systems, RNA-guided proteins have emerged as critical transcriptional regulators by modulating RNA polymerase (RNAP) and its associated factors. In bacteria, diverse clades of repurposed TnpB and CRISPR-associated proteins repress gene expression by blocking transcription initiation or elongation, enabling non-canonical modes of regulatory control and adaptive immunity. A distinct class of nuclease-dead Cas12f homologues (dCas12f) instead activates gene expression through its association with unique extracytoplasmic function sigma factors (σ), although the molecular basis has remained elusive. Here we reveal a new mode of RNA-guided transcription initiation by determining the cryo-electron microscopy structures of the dCas12f-σ system from Flagellimonas taeanensis. We captured multiple conformational and compositional states, including the DNA-bound dCas12f-σ-RNAP holoenzyme complex, revealing how RNA-guided DNA binding leads to σ-RNAP recruitment and nascent mRNA synthesis at a precisely defined distance downstream of the R-loop. Rather than following the classical paradigm of σ-dependent promoter recognition, these studies show that recognition of the -35 element is largely supplanted by CRISPR-Cas targeting, whereas the melted -10 element is stabilized through unusual stacking interactions rather than insertion into the typical recognition pocket. Collectively, this work provides high-resolution insights into an unexpected mechanism of RNA-guided transcription, expanding our understanding of bacterial gene regulation and opening new avenues for programmable transcriptional control.
履歴
登録2025年2月11日登録サイト: RCSB / 処理サイト: RCSB
改定 1.02025年12月24日Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年12月24日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年12月24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12月24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12月24日Data content type: Image / Data content type: Image / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.02025年12月24日Data content type: Primary map / Data content type: Primary map / Provider: repository / タイプ: Initial release
改定 1.12026年3月4日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
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改定 1.12026年3月4日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / EM metadata / Group: Database references / Experimental summary / Data content type: EM metadata / EM metadata / EM metadata / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Data content type: EM metadata / EM metadata ...EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata
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改定 1.22026年3月18日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Item: _citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title ..._citation.pdbx_database_id_PubMed / _citation.title / _citation_author.identifier_ORCID / _citation_author.name / _em_admin.last_update
改定 1.22026年3月18日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / EM metadata / Group: Database references / Experimental summary / Data content type: EM metadata / EM metadata / EM metadata / カテゴリ: citation / citation_author / em_admin
Data content type: EM metadata / EM metadata ...EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata
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改定 1.32026年5月20日Group: Data collection / Database references / カテゴリ: citation / em_admin
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改定 1.32026年5月20日Data content type: EM metadata / Data content type: EM metadata / EM metadata / Group: Database references / Experimental summary / Data content type: EM metadata / EM metadata / カテゴリ: citation / em_admin
Data content type: EM metadata / EM metadata ...EM metadata / EM metadata / EM metadata / EM metadata
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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
A: Nuclease-deactivated Cas12f
B: Nuclease-deactivated Cas12f
C: RpoE
D: DNA-directed RNA polymerase subunit alpha
E: DNA-directed RNA polymerase subunit alpha
F: DNA-directed RNA polymerase subunit beta
G: DNA-directed RNA polymerase subunit beta'
H: RNA polymerase Rpb6
a: DNA non-template strand
b: DNA template strand
c: gRNA (85-MER)
ヘテロ分子


分子量 (理論値)分子数
合計 (水以外)597,97613
ポリマ－597,88611
非ポリマー902
水00
1


  • 登録構造と同一
  • 登録者が定義した集合体
  • 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

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タンパク質 , 3種, 4分子 ABCH

#1: タンパク質 Nuclease-deactivated Cas12f


分子量: 42913.262 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
#2: タンパク質 RpoE


分子量: 31011.486 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
#6: タンパク質 RNA polymerase Rpb6


分子量: 12565.037 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
遺伝子: SAMN05216293_3853 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: A0A1M7BX03

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DNA-directed RNA polymerase subunit ... , 3種, 4分子 DEFG

#3: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase subunit alpha / RNAP subunit alpha / RNA polymerase subunit alpha / Transcriptase subunit alpha


分子量: 37228.574 Da / 分子数: 2 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
遺伝子: rpoA, SAMN05216293_2985 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: A0A1M6YWR9, DNA-directed RNA polymerase
#4: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase subunit beta / RNAP subunit beta / RNA polymerase subunit beta / Transcriptase subunit beta


分子量: 142961.375 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
遺伝子: rpoB, SAMN05216293_2127 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: A0A3A1NXR2, DNA-directed RNA polymerase
#5: タンパク質 DNA-directed RNA polymerase subunit beta' / RNAP subunit beta' / RNA polymerase subunit beta' / Transcriptase subunit beta'


分子量: 160063.375 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
遺伝子: rpoC, SAMN05216293_2128 / 発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌) / 参照: UniProt: A0A3A1NXQ1, DNA-directed RNA polymerase

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DNA鎖 , 2種, 2分子 ab

#7: DNA鎖 DNA non-template strand


分子量: 30316.391 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
#8: DNA鎖 DNA template strand


分子量: 30761.699 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 由来: (合成) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)

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RNA鎖 , 1種, 1分子 c

#9: RNA鎖 gRNA (85-MER)


分子量: 29922.770 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 組換発現
由来: (組換発現) Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
発現宿主: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)

-
非ポリマー , 2種, 2分子

#10: 化合物 ChemComp-MG / MAGNESIUM ION


分子量: 24.305 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: Mg / タイプ: SUBJECT OF INVESTIGATION
#11: 化合物 ChemComp-ZN / ZINC ION


分子量: 65.409 Da / 分子数: 1 / 由来タイプ: 合成 / 式: Zn

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詳細

研究の焦点であるリガンドがあるかY
Has protein modificationY

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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: dCas12f-gRNA-DNA-RpoE-RNAP complex / タイプ: COMPLEX / Entity ID: #1-#9 / 由来: MULTIPLE SOURCES
由来(天然)生物種: Flagellimonas taeanensis (バクテリア)
由来(組換発現)生物種: Escherichia coli BL21(DE3) (大腸菌)
緩衝液pH: 7.6
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: DARK 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）: 800 nm
撮影電子線照射量: 59.2 e/Å2 / フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 (6k x 4k)

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解析

CTF補正タイプ: PHASE FLIPPING ONLY
3次元再構成解像度: 2.88 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 粒子像の数: 54193 / 対称性のタイプ: POINT
精密化最高解像度: 2.88 Å
立体化学のターゲット値: REAL-SPACE (WEIGHTED MAP SUM AT ATOM CENTERS)
拘束条件
Refine-IDタイプDev ideal数
ELECTRON MICROSCOPYf_bond_d0.00339096
ELECTRON MICROSCOPYf_angle_d0.53653587
ELECTRON MICROSCOPYf_dihedral_angle_d16.8757131
ELECTRON MICROSCOPYf_chiral_restr0.0426077
ELECTRON MICROSCOPYf_plane_restr0.0046189

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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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