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Assembly and Translocation of a CRISPR-Cas Primed Acquisition Complex.
Cell ( IF 45.5 ) Pub Date : 2018-Nov-01 , DOI: 10.1016/j.cell.2018.09.039 Kaylee E Dillard 1 , Maxwell W Brown 1 , Nicole V Johnson 1 , Yibei Xiao 2 , Adam Dolan 2 , Erik Hernandez 3 , Samuel D Dahlhauser 3 , Yoori Kim 1 , Logan R Myler 1 , Eric V Anslyn 3 , Ailong Ke 2 , Ilya J Finkelstein 4
Cell ( IF 45.5 ) Pub Date : 2018-Nov-01 , DOI: 10.1016/j.cell.2018.09.039 Kaylee E Dillard 1 , Maxwell W Brown 1 , Nicole V Johnson 1 , Yibei Xiao 2 , Adam Dolan 2 , Erik Hernandez 3 , Samuel D Dahlhauser 3 , Yoori Kim 1 , Logan R Myler 1 , Eric V Anslyn 3 , Ailong Ke 2 , Ilya J Finkelstein 4
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CRISPR-Cas systems confer an adaptive immunity against viruses. Following viral injection, Cas1-Cas2 integrates segments of the viral genome (spacers) into the CRISPR locus. In type I CRISPR-Cas systems, efficient "primed" spacer acquisition and viral degradation (interference) require both the Cascade complex and the Cas3 helicase/nuclease. Here, we present single-molecule characterization of the Thermobifida fusca (Tfu) primed acquisition complex (PAC). We show that TfuCascade rapidly samples non-specific DNA via facilitated one-dimensional diffusion. Cas3 loads at target-bound Cascade and the Cascade/Cas3 complex translocates via a looped DNA intermediate. Cascade/Cas3 complexes stall at diverse protein roadblocks, resulting in a double strand break at the stall site. In contrast, Cas1-Cas2 samples DNA transiently via 3D collisions. Moreover, Cas1-Cas2 associates with Cascade and translocates with Cascade/Cas3, forming the PAC. PACs can displace different protein roadblocks, suggesting a mechanism for long-range spacer acquisition. This work provides a molecular basis for the coordinated steps in CRISPR-based adaptive immunity.
中文翻译：
CRISPR-Cas Primed 采集复合体的组装和易位。
CRISPR-Cas系统赋予针对病毒的适应性免疫。病毒注射后，Cas1-Cas2 将病毒基因组片段（间隔区）整合到 CRISPR 基因座中。在 I 型 CRISPR-Cas 系统中，有效的“引发”间隔区获取和病毒降解（干扰）需要级联复合物和 Cas3 解旋酶/核酸酶。在这里，我们展示了 Thermobifida fusca (Tfu) 引发的采集复合物 (PAC) 的单分子表征。我们证明 TfuCascade 通过促进一维扩散快速采样非特异性 DNA。 Cas3 在靶标结合的 Cascade 上加载，Cascade/Cas3 复合物通过环状 DNA 中间体易位。 Cascade/Cas3 复合物在不同的蛋白质路障处停滞，导致停滞位点双链断裂。相比之下，Cas1-Cas2 通过 3D 碰撞对 DNA 进行瞬时采样。此外，Cas1-Cas2与Cascade结合并与Cascade/Cas3易位，形成PAC。 PAC 可以取代不同的蛋白质障碍，这表明了一种长距离间隔区获取的机制。这项工作为基于 CRISPR 的适应性免疫的协调步骤提供了分子基础。
更新日期：2018-10-19
中文翻译：
CRISPR-Cas Primed 采集复合体的组装和易位。
CRISPR-Cas系统赋予针对病毒的适应性免疫。病毒注射后，Cas1-Cas2 将病毒基因组片段（间隔区）整合到 CRISPR 基因座中。在 I 型 CRISPR-Cas 系统中，有效的“引发”间隔区获取和病毒降解（干扰）需要级联复合物和 Cas3 解旋酶/核酸酶。在这里，我们展示了 Thermobifida fusca (Tfu) 引发的采集复合物 (PAC) 的单分子表征。我们证明 TfuCascade 通过促进一维扩散快速采样非特异性 DNA。 Cas3 在靶标结合的 Cascade 上加载，Cascade/Cas3 复合物通过环状 DNA 中间体易位。 Cascade/Cas3 复合物在不同的蛋白质路障处停滞，导致停滞位点双链断裂。相比之下，Cas1-Cas2 通过 3D 碰撞对 DNA 进行瞬时采样。此外，Cas1-Cas2与Cascade结合并与Cascade/Cas3易位，形成PAC。 PAC 可以取代不同的蛋白质障碍，这表明了一种长距离间隔区获取的机制。这项工作为基于 CRISPR 的适应性免疫的协调步骤提供了分子基础。
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