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- EMDB-34803: Cryo-EM structure of the Cas12m2-crRNA-target DNA full R-loop complex -

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基本情報

登録情報
データベース: EMDB / ID: EMD-34803
タイトルCryo-EM structure of the Cas12m2-crRNA-target DNA full R-loop complex
マップデータ
試料
  • 複合体: Cas12m2-crRNA-target DNA
    • 複合体: crRNA-target DNA
      • 複合体: crRNA
        • RNA: crRNA (56-MER)
      • 複合体: target DNA
        • DNA: TS (36-MER)
        • DNA: NTS (36-MER)
    • 複合体: Cas12m2
      • タンパク質・ペプチド: Cas12m2
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: ZINC ION
キーワードCRISPR-Cas (CRISPR) / RNA BINDING PROTEIN-DNA COMPLEX / RNA BINDING PROTEIN (RNA結合タンパク質)
生物種Mycolicibacterium mucogenicum (バクテリア)
手法単粒子再構成法 / クライオ電子顕微鏡法 / 解像度: 2.87 Å
データ登録者Omura NS / Nakagawa R / Wu YW / Sudfeld C / Warren VR / Hirano H / Kusakizako T / Kise Y / Lebbink HGJ / Itoh Y ...Omura NS / Nakagawa R / Wu YW / Sudfeld C / Warren VR / Hirano H / Kusakizako T / Kise Y / Lebbink HGJ / Itoh Y / Oost VDJ / Nureki O
資金援助 日本, 1件
OrganizationGrant number国
Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) 日本
引用ジャーナル: Nat Struct Mol Biol / 年: 2023
タイトル: Mechanistic and evolutionary insights into a type V-M CRISPR-Cas effector enzyme.
著者: Satoshi N Omura / Ryoya Nakagawa / Christian Südfeld / Ricardo Villegas Warren / Wen Y Wu / Hisato Hirano / Charlie Laffeber / Tsukasa Kusakizako / Yoshiaki Kise / Joyce H G Lebbink / Yuzuru ...著者: Satoshi N Omura / Ryoya Nakagawa / Christian Südfeld / Ricardo Villegas Warren / Wen Y Wu / Hisato Hirano / Charlie Laffeber / Tsukasa Kusakizako / Yoshiaki Kise / Joyce H G Lebbink / Yuzuru Itoh / John van der Oost / Osamu Nureki /
要旨: RNA-guided type V CRISPR-Cas12 effectors provide adaptive immunity against mobile genetic elements (MGEs) in bacteria and archaea. Among diverse Cas12 enzymes, the recently identified Cas12m2 (CRISPR- ...RNA-guided type V CRISPR-Cas12 effectors provide adaptive immunity against mobile genetic elements (MGEs) in bacteria and archaea. Among diverse Cas12 enzymes, the recently identified Cas12m2 (CRISPR-Cas type V-M) is highly compact and has a unique RuvC active site. Although the non-canonical RuvC triad does not permit dsDNA cleavage, Cas12m2 still protects against invading MGEs through transcriptional silencing by strong DNA binding. However, the molecular mechanism of RNA-guided genome inactivation by Cas12m2 remains unknown. Here we report cryo-electron microscopy structures of two states of Cas12m2-CRISPR RNA (crRNA)-target DNA ternary complexes and the Cas12m2-crRNA binary complex, revealing structural dynamics during crRNA-target DNA heteroduplex formation. The structures indicate that the non-target DNA strand is tightly bound to a unique arginine-rich cluster in the recognition (REC) domains and the non-canonical active site in the RuvC domain, ensuring strong DNA-binding affinity of Cas12m2. Furthermore, a structural comparison of Cas12m2 with TnpB, a putative ancestor of Cas12 enzymes, suggests that the interaction of the characteristic coiled-coil REC2 insertion with the protospacer-adjacent motif-distal region of the heteroduplex is crucial for Cas12m2 to engage in adaptive immunity. Collectively, our findings improve mechanistic understanding of diverse type V CRISPR-Cas effectors and provide insights into the evolution of TnpB to Cas12 enzymes.
履歴
登録2022年11月16日-
ヘッダ(付随情報) 公開2023年4月12日-
マップ公開2023年4月12日-
更新2023年8月30日-
現状2023年8月30日処理サイト: PDBj / 状態: 公開

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構造の表示

添付画像

emd_34803.png

ダウンロードとリンク

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マップ

ファイルダウンロード / ファイル: emd_34803.map.gz / 形式: CCP4 / 大きさ: 4.5 MB / タイプ: IMAGE STORED AS FLOATING POINT NUMBER (4 BYTES)
ボクセルのサイズX=Y=Z: 1.162 Å
密度
表面レベル登録者による: 0.65
最小 - 最大-2.448977 - 5.075161
平均 (標準偏差)-0.012179287 (±0.25256017)
対称性空間群: 1
詳細

EMDB XML:

マップ形状
Axis orderXYZ
Origin534442
サイズ100108110
Spacing108100110
セルA: 125.495995 Å / B: 116.2 Å / C: 127.81999 Å
α=β=γ: 90.0 °

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添付データ

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マスク #1

ファイルemd_34803_msk_1.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: #1

ファイルemd_34803_half_map_1.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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ハーフマップ: #2

ファイルemd_34803_half_map_2.map
投影像・断面図
軸ZYX

投影像

断面 (1/2)
密度ヒストグラム

ヒストグラム

ヒストグラム (対数)

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試料の構成要素

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全体 : Cas12m2-crRNA-target DNA

全体名称: Cas12m2-crRNA-target DNA
要素
  • 複合体: Cas12m2-crRNA-target DNA
    • 複合体: crRNA-target DNA
      • 複合体: crRNA
        • RNA: crRNA (56-MER)
      • 複合体: target DNA
        • DNA: TS (36-MER)
        • DNA: NTS (36-MER)
    • 複合体: Cas12m2
      • タンパク質・ペプチド: Cas12m2
  • リガンド: MAGNESIUM ION
  • リガンド: ZINC ION

+
超分子 #1: Cas12m2-crRNA-target DNA

超分子名称: Cas12m2-crRNA-target DNA / タイプ: complex / ID: 1 / 親要素: 0 / 含まれる分子: #1-#4
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium mucogenicum (バクテリア)

+
超分子 #2: crRNA-target DNA

超分子名称: crRNA-target DNA / タイプ: complex / ID: 2 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #1-#3

+
超分子 #3: Cas12m2

超分子名称: Cas12m2 / タイプ: complex / ID: 3 / 親要素: 1 / 含まれる分子: #4

+
超分子 #4: crRNA

超分子名称: crRNA / タイプ: complex / ID: 4 / 親要素: 2 / 含まれる分子: #1

+
超分子 #5: target DNA

超分子名称: target DNA / タイプ: complex / ID: 5 / 親要素: 2 / 含まれる分子: #2-#3

+
分子 #1: crRNA (56-MER)

分子名称: crRNA (56-MER) / タイプ: rna / ID: 1 / コピー数: 1
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium mucogenicum (バクテリア)
分子量理論値: 18.277932 KDa
配列文字列:
GUGUCAUAGC CCAGCUUGGC GGGCGAAGGC CAAGACGGAG AUGAGGUGCG CGUGGC

+
分子 #2: TS (36-MER)

分子名称: TS (36-MER) / タイプ: dna / ID: 2 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium mucogenicum (バクテリア)
分子量理論値: 10.976068 KDa
配列文字列:
(DG)(DA)(DT)(DG)(DG)(DT)(DG)(DC)(DC)(DA) (DC)(DG)(DC)(DG)(DC)(DA)(DC)(DC)(DT)(DC) (DA)(DT)(DC)(DT)(DC)(DC)(DC)(DA)(DA) (DA)(DT)(DA)(DG)(DA)(DC)(DA)

+
分子 #3: NTS (36-MER)

分子名称: NTS (36-MER) / タイプ: dna / ID: 3 / コピー数: 1 / 分類: DNA
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium mucogenicum (バクテリア)
分子量理論値: 11.18016 KDa
配列文字列:
(DT)(DG)(DT)(DC)(DT)(DA)(DT)(DT)(DT)(DG) (DG)(DG)(DA)(DG)(DA)(DT)(DG)(DA)(DG)(DG) (DT)(DG)(DC)(DG)(DC)(DG)(DT)(DG)(DG) (DC)(DA)(DC)(DC)(DA)(DT)(DC)

+
分子 #4: Cas12m2

分子名称: Cas12m2 / タイプ: protein_or_peptide / ID: 4 / コピー数: 1 / 光学異性体: LEVO
由来(天然)生物種: Mycolicibacterium mucogenicum (バクテリア)
分子量理論値: 66.457 KDa
組換発現生物種: Escherichia coli (大腸菌)
配列文字列: GGMTTMTVHT MGVHYKWQIP EVLRQQLWLA HNLREDLVSL QLAYDDDLKA IWSSYPDVAQ AEDTMAAAEA DAVALSERVK QARIEARSK KISTELTQQL RDAKKRLKDA RQARRDAIAV VKDDAAERRK ARSDQLAADQ KALYGQYCRD GDLYWASFNT V LDHHKTAV ...文字列:
GGMTTMTVHT MGVHYKWQIP EVLRQQLWLA HNLREDLVSL QLAYDDDLKA IWSSYPDVAQ AEDTMAAAEA DAVALSERVK QARIEARSK KISTELTQQL RDAKKRLKDA RQARRDAIAV VKDDAAERRK ARSDQLAADQ KALYGQYCRD GDLYWASFNT V LDHHKTAV KRIAAQRASG KPATLRHHRF DGSGTIAVQL QRQAGAPPRT PMVLADEAGK YRNVLHIPGW TDPDVWEQMT RS QCRQSGR VTVRMRCGST DGQPQWIDLP VQVHRWLPAD ADITGAELVV TRVAGIYRAK LCVTARIGDT EPVTSGPTVA LHL GWRSTE EGTAVATWRS DAPLDIPFGL RTVMRVDAAG TSGIIVVPAT IERRLTRTEN IASSRSLALD ALRDKVVGWL SDND APTYR DAPLEAATVK QWKSPQRFAS LAHAWKDNGT EISDILWAWF SLDRKQWAQQ ENGRRKALGH RDDLYRQIAA VISDQ AGHV LVDDTSVAEL SARAMERTEL PTEVQQKIDR RRDHAAPGGL RASVVAAMTR DGVPVTIVAA ADFTRTHSRC GHVNPA DDR YLSNPVRCDG CGAMYDQDRS FVTLMLRAAT APSNP

+
分子 #5: MAGNESIUM ION

分子名称: MAGNESIUM ION / タイプ: ligand / ID: 5 / コピー数: 3 / 式: MG
分子量理論値: 24.305 Da

+
分子 #6: ZINC ION

分子名称: ZINC ION / タイプ: ligand / ID: 6 / コピー数: 1 / 式: ZN
分子量理論値: 65.409 Da

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実験情報

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構造解析

手法クライオ電子顕微鏡法
解析単粒子再構成法
試料の集合状態particle

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試料調製

緩衝液pH: 7.6
凍結凍結剤: ETHANE

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電子顕微鏡法

顕微鏡FEI TITAN KRIOS
電子線加速電圧: 300 kV / 電子線源: FIELD EMISSION GUN
電子光学系照射モード: OTHER / 撮影モード: BRIGHT FIELDBright-field microscopy / 最大 デフォーカス（公称値）: 1.6 µm / 最小 デフォーカス（公称値）: 0.8 µm
撮影フィルム・検出器のモデル: GATAN K3 BIOQUANTUM (6k x 4k)
平均電子線量: 55.0 e/Å2
実験機器
モデル: Titan Krios / 画像提供: FEI Company

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画像解析

初期モデルモデルのタイプ: NONE
初期 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 角度割当タイプ: MAXIMUM LIKELIHOOD
最終 再構成解像度のタイプ: BY AUTHOR / 解像度: 2.87 Å / 解像度の算出法: FSC 0.143 CUT-OFF / 使用した粒子像数: 182116
FSC曲線 (解像度の算出)

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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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