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转座子相关 TnpB 酶的冷冻电镜结构
Nature ( IF 50.5 ) Pub Date : 2023-04-05 , DOI: 10.1038/s41586-023-05933-9 Ryoya Nakagawa 1 , Hisato Hirano 1 , Satoshi N Omura 1 , Suchita Nety 2, 3, 4, 5, 6 , Soumya Kannan 2, 3, 4, 5, 6 , Han Altae-Tran 2, 3, 4, 5, 6 , Xiao Yao 7 , Yuriko Sakaguchi 7 , Takayuki Ohira 7 , Wen Y Wu 8 , Hiroshi Nakayama 9 , Yutaro Shuto 1 , Tatsuki Tanaka 1 , Fumiya K Sano 1 , Tsukasa Kusakizako 1 , Yoshiaki Kise 1, 10 , Yuzuru Itoh 1 , Naoshi Dohmae 9 , John van der Oost 8 , Tsutomu Suzuki 7 , Feng Zhang 2, 3, 4, 5, 6 , Osamu Nureki 1, 10
Affiliation
2 类 V 型 CRISPR 效应子 Cas12 被认为是从转座子相关 TnpB 蛋白的 IS200/IS605 超家族进化而来的1 。最近的研究已将 TnpB 蛋白鉴定为微型 RNA 引导的 DNA 核酸内切酶2,3 。 TnpB 与单个长 RNA (ωRNA) 结合,并切割与 ωRNA 引导互补的双链 DNA 靶标。然而,TnpB 的 RNA 引导 DNA 切割机制及其与 Cas12 酶的进化关系仍然未知。在这里,我们报告了耐辐射奇球菌ISDra2 TnpB 及其同源 ωRNA 和靶 DNA 复合物的冷冻电子显微镜 (cryo-EM) 结构。在结构上,ωRNA采用了意想不到的结构并形成假结,该假结在Cas12酶的所有引导RNA中都是保守的。此外,该结构以及我们的功能分析揭示了紧凑的 TnpB 如何识别 ωRNA 并切割与引导互补的目标 DNA。 TnpB 与 Cas12 酶的结构比较表明,CRISPR-Cas12 效应子获得了通过不对称二聚体形成或不同的 REC2 插入来识别指导 RNA-靶 DNA 异源双链体的原型间隔子-邻近基序远端的能力,从而能够参与 CRISPR –Cas适应性免疫。总的来说,我们的研究结果提供了对 TnpB 功能的机制见解,并加深了我们对从转座子编码的 TnpB 蛋白到 CRISPR-Cas12 效应子进化的理解。
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