DNA capture by a CRISPR-Cas9-guided adenine base editor.
DNA capture by a CRISPR-Cas9-guided adenine base editor.
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DOI：
10.1126/science.abb1390
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发表时间：
2020-07-31
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Doudna JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lapinaite A;Knott GJ;Palumbo CM;Lin-Shiao E;Richter MF;Zhao KT;Beal PA;Liu DR;Doudna JA
CRISPR-CAS引导的碱基编辑人员在细胞DNA中将A·T转换为G·C，或将C·G转换为T·A，以进行精确的基因组编辑。为了了解腺嘌呤碱基编辑人员(ABES)对DNA腺苷脱胺的分子基础，我们测定了ABE8e在底物结合状态下的3.2？分辨率低温EM结构，在这种状态下，脱氨酶结构域与暴露在CRISPR-Cas9 R-loop复合体中的DNA结合。动力学和结构数据表明，ABE8e催化DNA脱氨的速度比以前的ABEs快~1100倍，这是因为突变使DNA底物稳定在受限的tRNA样构象中。此外，ABE8e的加速DNA脱氨表明，在CRISPR-Cas9对双链DNA的监测过程中，可能会发生以前没有观察到的瞬时DNA融化。这些结果解释了ABE8e介导的碱基编辑结果，并为未来碱基编辑的设计提供了参考。进化的CRISPR-Cas9 DNA碱基编辑器的冷冻-EM结构和动力学解释了依赖Cas9的DNA快速脱氨反应。
CRISPR-Cas-guided base editors convert A•T to G•C, or C•G to T•A, in cellular DNA for precision genome editing. To understand the molecular basis for DNA adenosine deamination by adenine base editors (ABEs), we determined a 3.2 Å resolution cryo-EM structure of ABE8e in a substrate-bound state in which the deaminase domain engages DNA exposed within the CRISPR-Cas9 R-loop complex. Kinetic and structural data suggest that ABE8e catalyzes DNA deamination up to ~1,100-fold faster than earlier ABEs due to mutations that stabilize DNA substrates in a constrained tRNA-like conformation. Furthermore, ABE8e’s accelerated DNA deamination suggests a previously unobserved transient DNA melting that may occur during double-stranded DNA surveillance by CRISPR-Cas9. These results explain ABE8e-mediated base editing outcomes and inform the future design of base editors. Cryo-EM structure and kinetics of an evolved CRISPR-Cas9 DNA base editor explain rapid Cas9-dependent DNA deamination.
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