PAM binding ensures orientational integration during Cas4-Cas1-Cas2-mediated CRISPR adaptation.
PAM binding ensures orientational integration during Cas4-Cas1-Cas2-mediated CRISPR adaptation.
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DOI：
10.1016/j.molcel.2022.09.030
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发表时间：
2022-11-17
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Sashital DG
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dhingra Y;Suresh SK;Juneja P;Sashital DG
CRISPR-Cas 系统的适应性使细菌和古细菌对移动遗传元件产生免疫。在许多 DNA 靶向系统中，在将这些“预间隔区”底物作为间隔区整合到 CRISPR 阵列之前，需要使用 Cas4-Cas1-Cas2 复合物来选择和处理包含 PAM 序列的 DNA 片段。我们从编码独立 Cas1 和 Cas4 蛋白的 I-C 型系统中确定了 Cas4-Cas1-Cas2 适应复合物的冷冻电镜结构。这些结构揭示了 Cas4 如何特异性读出 PAM 序列中的碱基，以及与 Cas1 和 Cas2 的相互作用如何激活 Cas4 核酸内切酶活性。 Cas4-PAM 相互作用确保适应复合物和预间隔子之间的紧密结合，显着增强非 PAM 末端与 CRISPR 阵列的整合，并确保正确的间隔子方向。与我们的生化结果相证实，具有代表 CRISPR 适应各个阶段的底物的 Cas4-Cas1-Cas2 结构揭示了功能间隔区成熟和整合到 CRISPR 阵列中的时间分辨机制。丁格拉等人。等人使用冷冻电子显微镜和生物化学来了解 I-C 型系统中 Cas4-Cas1-Cas2 介导的 CRISPR 适应机制。具有不同 DNA 底物的四种结构详细阐述了该复合物如何清除 PAM 切割的检查点以及将定向间隔区插入 CRISPR 阵列。
Adaptation in CRISPR-Cas systems immunizes bacteria and archaea against mobile genetic elements. In many DNA-targeting systems, the Cas4-Cas1-Cas2 complex is required for selection and processing of DNA segments containing PAM sequences, prior to integration of these “prespacer” substrates as spacers in the CRISPR array. We determined cryo-EM structures of the Cas4-Cas1-Cas2 adaptation complex from the type I-C system that encodes standalone Cas1 and Cas4 proteins. The structures reveal how Cas4 specifically reads out bases within the PAM sequence and how interactions with both Cas1 and Cas2 activate Cas4 endonuclease activity. The Cas4-PAM interaction ensures tight binding between the adaptation complex and the prespacer, significantly enhancing integration of the non-PAM end into the CRISPR array and ensuring correct spacer orientation. Corroborated with our biochemical results, Cas4-Cas1-Cas2 structures with substrates representing various stages of CRISPR adaptation reveal a temporally resolved mechanism for maturation and integration of functional spacers into the CRISPR array. Dhingra et. al use cryo-electron microscopy and biochemistry to understand the mechanism of Cas4-Cas1-Cas2 mediated CRISPR adaptation in the type I-C system. Four structures with various DNA substrates elaborate how the complex clears checkpoints of PAM cleavage and directional spacer insertion into the CRISPR array.
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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：
64.8
作者：
Levy A;Goren MG;Yosef I;Auster O;Manor M;Amitai G;Edgar R;Qimron U;Sorek R
通讯作者：
Sorek R
DOI：
10.1073/pnas.1913546116
发表时间：
2019-12-03
影响因子：
11.1
作者：
Jia, Ning;Unciuleac, Mihaela C.;Shuman, Stewart
通讯作者：
Shuman, Stewart
来自吡啶家的CRISPR相关的CAS4蛋白PCAL_0546包含[2FE-2S]簇：晶体结构和核酸酶活性。
影响因子：
14.9
作者：
Lemak S;Nocek B;Beloglazova N;Skarina T;Flick R;Brown G;Joachimiak A;Savchenko A;Yakunin AF
通讯作者：
Yakunin AF
影响因子：
16
作者：
Lee H;Zhou Y;Taylor DW;Sashital DG
通讯作者：
Sashital DG