Structural basis of Staphylococcus aureus Cas9 inhibition by AcrIIA14.
Structural basis of Staphylococcus aureus Cas9 inhibition by AcrIIA14.
复制标题
AcrIIA14 抑制金黄色葡萄球菌 Cas9 的结构基础。
DOI：
10.1093/nar/gkab487
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发表时间：
2021-06-21
影响因子：
14.9
通讯作者：
Huang Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu H;Zhu Y;Lu Z;Huang Z
噬菌体已经进化出一系列抗crispr蛋白（Acrs）来逃避原核生物的适应性免疫系统，因此Acrs可以作为调节基因编辑的开关。在此，我们以2.22 Å的分辨率报道了AcrIIA14结合SauCas9-sgRNA-dsDNA的四元配合物的晶体结构，揭示了识别和抑制AcrIIA14的分子基础。我们的结构和生化数据分析表明，与AcrIIC1和AcrIIC3相比，AcrIIA14结合在SauCas9 HNH结构域的非保守区域，对sgRNA或dsDNA的结合没有显著影响。此外，我们的结构数据表明，靠近底物DNA的HNH结构域的变构被AcrIIA14结合立体阻止。此外，AcrIIA14的结合触发了SauCas9内HNH结构域和L1连接子的构象变构，驱动它们与靶导异双工发生新的相互作用，增强了AcrIIA14的抑制能力。我们的研究既扩展了目前对抗crispr的理解，又为CRISPR-Cas系统在基因组编辑和基因调控中的合理使用提供了额外的培养。
Bacteriophages have evolved a range of anti-CRISPR proteins (Acrs) to escape the adaptive immune system of prokaryotes, therefore Acrs can be used as switches to regulate gene editing. Herein, we report the crystal structure of a quaternary complex of AcrIIA14 bound SauCas9–sgRNA–dsDNA at 2.22 Å resolution, revealing the molecular basis for AcrIIA14 recognition and inhibition. Our structural and biochemical data analysis suggest that AcrIIA14 binds to a non-conserved region of SauCas9 HNH domain that is distinctly different from AcrIIC1 and AcrIIC3, with no significant effect on sgRNA or dsDNA binding. Further, our structural data shows that the allostery of the HNH domain close to the substrate DNA is sterically prevented by AcrIIA14 binding. In addition, the binding of AcrIIA14 triggers the conformational allostery of the HNH domain and the L1 linker within the SauCas9, driving them to make new interactions with the target-guide heteroduplex, enhancing the inhibitory ability of AcrIIA14. Our research both expands the current understanding of anti-CRISPRs and provides additional culues for the rational use of the CRISPR-Cas system in genome editing and gene regulation.
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