Structures of the holo CRISPR RNA-guided transposon integration complex.
Structures of the holo CRISPR RNA-guided transposon integration complex.
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DOI：
10.1038/s41586-022-05573-5
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发表时间：
2023-01
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Kellogg, Elizabeth H. H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Park, Jung-Un;Tsai, Amy Wei-Lun;Rizo, Alexandrea N. N.;Truong, Vinh H. H.;Wellner, Tristan X. X.;Schargel, Richard D. D.;Kellogg, Elizabeth H. H.
CRISPR 相关转座子 (CAST) 是可编程的移动遗传元件，可使用 RNA 引导机制插入大型 DNA 货物。 CAST 元件包含多种保守蛋白：CRISPR 效应子（Cas12k 或 Cascade）、AAA+ 调节子 (TnsC)、转座酶 (TnsA–TnsB) 和靶位点相关因子 (TniQ)。这些成分被认为通过形成多亚基转座整合复合物（转座体）来协同整合 DNA。在这里，我们重建了来自 Scytonema hofmannii (ShCAST) 的大约 1MDa 型 V-K CAST 转座体，并使用单颗粒冷冻电子显微镜确定了其结构。该转座体的结构揭示了组件之间的模块化关联。 Cas12k 与核糖体亚基 S15 和 TniQ 形成复合物，稳定完整 R 环的形成。 TnsC 具有与 TniQ 和 TnsB 的专用交互接口。值得注意的是，我们在 TnsC C 端面观察到 TnsC-TnsB 相互作用，这有助于刺激 ATP 酶活性。尽管 TnsC 寡聚体组装与分离中发现的螺旋构型略有偏差，但转座体中 TnsC 结合的靶 DNA 构象明显不同。因此，TnsC 在整个转座体中产生新的蛋白质-DNA 相互作用，这对于转座活性非常重要。最后，我们确定了两个不同的转座体群体，它们在 TniQ 附近的 DNA 接触不同。这表明与 CRISPR 效应子的关联可以是灵活的。这种 ShCAST 转座体结构增强了我们对 CAST 转座系统的理解，并提出了改进 CAST 转座以实现精确基因组编辑应用的方法。使用冷冻电子显微镜对来自 Scytonema hofmannii 的 CRISPR 相关转座子（包括 Cas12k、TnsC、TnsB 和 TniQ）进行结构研究，揭示了对 RNA 引导 DNA 转座的结构和机制的见解。
CRISPR-associated transposons (CAST) are programmable mobile genetic elements that insert large DNA cargos using an RNA-guided mechanism. CAST elements contain multiple conserved proteins: a CRISPR effector (Cas12k or Cascade), a AAA+ regulator (TnsC), a transposase (TnsA–TnsB) and a target-site-associated factor (TniQ). These components are thought to cooperatively integrate DNA via formation of a multisubunit transposition integration complex (transpososome). Here we reconstituted the approximately 1 MDa type V-K CAST transpososome from Scytonema hofmannii (ShCAST) and determined its structure using single-particle cryo-electon microscopy. The architecture of this transpososome reveals modular association between the components. Cas12k forms a complex with ribosomal subunit S15 and TniQ, stabilizing formation of a full R-loop. TnsC has dedicated interaction interfaces with TniQ and TnsB. Of note, we observe TnsC–TnsB interactions at the C-terminal face of TnsC, which contribute to the stimulation of ATPase activity. Although the TnsC oligomeric assembly deviates slightly from the helical configuration found in isolation, the TnsC-bound target DNA conformation differs markedly in the transpososome. As a consequence, TnsC makes new protein–DNA interactions throughout the transpososome that are important for transposition activity. Finally, we identify two distinct transpososome populations that differ in their DNA contacts near TniQ. This suggests that associations with the CRISPR effector can be flexible. This ShCAST transpososome structure enhances our understanding of CAST transposition systems and suggests ways to improve CAST transposition for precision genome-editing applications. Structural studies of the CRISPR-associated transposon comprising Cas12k, TnsC, TnsB and TniQ from Scytonema hofmannii using cryo-electron microscopy reveal insights into the architecture and mechanism of RNA-guided DNA transposition.
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影响因子：
16
作者：
Kaczmarska, Zuzanna;Czarnocki-Cieciura, Mariusz;Gorecka-Minakowska, Karolina M.;Wingo, Robert J.;Jackiewicz, Justyna;Zajko, Weronika;Poznanski, Jaroslaw T.;Rawski, Michal;Grant, Timothy;Peters, Joseph E.;Nowotny, Marcin
通讯作者：
Nowotny, Marcin
DOI：
10.1107/s2059798318009324
发表时间：
2018-09-01
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Structural biology
影响因子：
--
作者：
Afonine PV;Klaholz BP;Moriarty NW;Poon BK;Sobolev OV;Terwilliger TC;Adams PD;Urzhumtsev A
通讯作者：
Urzhumtsev A
影响因子：
64.8
作者：
Jumper J;Evans R;Pritzel A;Green T;Figurnov M;Ronneberger O;Tunyasuvunakool K;Bates R;Žídek A;Potapenko A;Bridgland A;Meyer C;Kohl SAA;Ballard AJ;Cowie A;Romera-Paredes B;Nikolov S;Jain R;Adler J;Back T;Petersen S;Reiman D;Clancy E;Zielinski M;Steinegger M;Pacholska M;Berghammer T;Bodenstein S;Silver D;Vinyals O;Senior AW;Kavukcuoglu K;Kohli P;Hassabis D
通讯作者：
Hassabis D
影响因子：
64.5
作者：
Petassi MT;Hsieh SC;Peters JE
通讯作者：
Peters JE
影响因子：
56.9
作者：
Park, Jung-Un;Tsai, Amy Wei-Lun;Mehrotra, Eshan;Petassi, Michael T.;Hsieh, Shan-Chi;Ke, Ailong;Peters, Joseph E.;Kellogg, Elizabeth H.
通讯作者：
Kellogg, Elizabeth H.