Conformational Dynamics of DNA Binding and Cas3 Recruitment by the CRISPR RNA-Guided Cascade Complex.
Conformational Dynamics of DNA Binding and Cas3 Recruitment by the CRISPR RNA-Guided Cascade Complex.
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CRISPR rna引导级联复合体的DNA结合和Cas3募集的构象动力学。
DOI：
10.1021/acschembio.7b00649
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发表时间：
2018-02-16
影响因子：
4
通讯作者：
Wiedenheft B
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
van Erp PBG;Patterson A;Kant R;Berry L;Golden SM;Forsman BL;Carter J;Jackson RN;Bothner B;Wiedenheft B
细菌和古细菌依靠CRISPR（聚集规律间隔短回文重复序列）rna引导的适应性免疫系统来序列特异性消除外来核酸。在大肠杆菌中，crispr衍生的短rna （crrna）与Cas （crispr相关）蛋白组装成一个405千道尔顿的多亚基监视复合体，称为Cascade （crispr相关抗病毒防御复合体）。Cascade结合与crRNA向导互补的外源DNA，并招募Cas3，一种降解靶标所需的反式核酸解旋酶。Cascade的结构模型已经捕获了在不同构象状态下复合物的静态快照，但尚未测量11个亚基监视复合物的构象动力学。在这里，我们使用氢-氘交换耦合质谱（HDX-MS）将Cascade的构象动力学映射到三维结构上。来自结构动力学的新见解用于对R-loop协调和Cas3募集的机制进行功能预测。我们在体内和体外测试了这些预测。总的来说，我们展示了如何将构象动力学映射到静态3d结构上，为这种生物机器的功能理解增加了额外的维度。
Bacteria and archaea rely on CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) RNA-guided adaptive immune systems for sequence specific elimination of foreign nucleic acids. In Escherichia coli, short CRISPR-derived RNAs (crRNAs) assemble with Cas (CRISPR-associated) proteins into a 405-kilodalton multi-subunit surveillance complex called Cascade (CRISPR-associated complex for antiviral defense). Cascade binds foreign DNA complementary to the crRNA guide and recruits Cas3, a trans-acting nuclease-helicase required for target degradation. Structural models of Cascade have captured static snapshots of the complex in distinct conformational states, but conformational dynamics of the 11-subunit surveillance complex have not been measured. Here we use hydrogen-deuterium exchange coupled to mass spectrometry (HDX-MS) to map conformational dynamics of Cascade onto the three-dimensional structure. New insights from structural dynamics are used to make functional predictions about the mechanisms of the R-loop coordination and Cas3 recruitment. We test these predictions in vivo and in vitro. Collectively, we show how mapping conformational dynamics onto static 3D-structures adds an additional dimension to the functional understanding of this biological machine.
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Blosser, Timothy R.;Loeff, Luuk;Westra, Edze R.;Vlot, Marnix;Kunne, Tim;Sobota, Malgorzata;Dekker, Cees;Brouns, Stan J. J.;Joo, Chirlmin
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作者：
Engen, John R.
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Engen, John R.