Nat Microbiol | CRYO ARM 300 助力天津医科大&武汉病毒所团队解析细菌新型CRISPR抗病毒系统工作

2022-11-21 22:18:32, ZY 日本电子株式会社(JEOL)

2022年10月27日，天津医科大学张恒团队联合中国科学院武汉病毒所邓增钦团队，在国际著名学术期刊Nature Microbiology发表题为Structure and function of a bacterial type III-E CRISPR–Cas7-11 complex的研究论文。该研究阐明了新近发现的type III-E CRISPR-Cas7-11系统中crRNA成熟、靶标RNA识别与切割以及偶联蛋白酶Csx29激活的分子机制。

作者使用中国国内安装的第一台JEOL CRYO ARM 300冷冻电镜解析了Cas7-11不同工作状态下的一系列高分辨率冷冻电镜结构。

图1 JEOL  CRYO ARM 300 冷冻电镜外观

Cas7-11是由单个基因编码表达的多结构域效应蛋白，该蛋白主要包含四个Cas7-like（Cas7.1-4）结构域、一个Cas11-like结构域以及一个IPD结构域。Cas7.1-4结构域组装成一个螺旋状结构来容纳crRNA（图2）。与其他CRISPR-Cas系统相比，Cas7-11自身可以完成催化crRNA的成熟，该功能主要由Cas7.1完成。Cas7-11有两个靶标RNA切割位点，当存在靶标RNA时，Cas11-like结构域和Cas7.2-3共同促进crRNA-靶标RNA双链的形成，随后Cas7.2和Cas7.3分别在其活性位点完成靶标RNA的切割。由约350个氨基酸组成的IPD结构域对Cas7-11活力不是必需的，提示可以通过删除IPD结构域获得更加紧凑的Cas7-11，更加有效的包装到病毒载体中递送到靶标细胞中。

图2 使用JEOL CRYO ARM 300解析SbCas7-11–crRNA复合物的密度图
Cas7-11系统的另一个显著特点是其能与蛋白酶Csx29形成复合物，但其相互作用位点以及Csx29蛋白酶的活性激活机制和底物尚不清楚。通过解析Cas7-11与Csx29复合物结构发现Csx29的结合主要由Cas7.1和Cas7.2结构域介导，crRNA不直接参与。靶标RNA是否存在不影响Csx29与Cas7-11复合物的形成，但是当靶标RNA结合后会诱导Csx29结构的构象变化，从而暴露出Csx29的催化位点，进而可能激活其蛋白酶活性（图3）。因此，靶标RNA的结合很可能可以激发Csx29蛋白酶活性，从而与Cas7-11协同抵抗外源核酸的入侵。
图3 Csx29未结合target RNA和结合target RNA时的构象变化

该研究阐述了Cas7-11加工成熟pre-crRNA和切割target RNA的机制，以及Cas7-11对Csx29活性的调控机制，促进了人们对于CRISPR系统的理解，并为Cas7-11作为安全高效靶向RNA编辑工具的工程化改造提供了结构基础。


  • 客服电话： 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证：京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018
  • 客服电话： 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证：京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018

Copyright ©2007-2024 ANTPEDIA, All Rights Reserved