美国康奈尔大学分子生物学和遗传学系可爱龙研究组提出IscB-ωRNA切割RNA引导的DNA结构基础及与Cas9的机制比较。该研究于2022年5月26日发表于国际一流学术期刊《科学》。

他们报告了与双链 DNA (dsDNA)靶标结合的 IscB-ωRNA 的 2.78 埃冷冻电镜结构，揭示了 IscB 和 Cas9 核糖核蛋白之间的结构和机制相似性。 以高分辨率解释了目标相邻基序识别、R 环形成和 DNA 切割机制。ωRNA 与 Cas9 中的 REC 结构域具有同等功能，并与 RNA-DNA 异源双链体接触。IscB 特异性 PLMP 结构域对于 RNA 引导的 DNA 切割是可有可无的。从祖先 IscB 到 Cas9 的转变涉及使 ωRNA 相形见绌并引入蛋白质结构域替换。

据介绍，2 类 CRISPR 效应子 Cas9 和 Cas12 可能是从 IS200/IS605 转座子中的核酸酶进化而来的。IscB 的大小约为 Cas9 的五分之二，但具有相似的域组织。相关的 ωRNA 发挥 CRISPR RNA (crRNA) 和反式激活 CRISPR RNA (tracrRNA) 的联合作用来指导dsDNA的切割。

附：英文原文

Title: Structural basis for RNA-guided DNA cleavage by IscB-ωRNA and mechanistic comparison with Cas9

Author: Gabriel Schuler, Chunyi Hu, Ailong Ke

Issue&Volume: 2022-05-26

Abstract: Class 2 CRISPR effectors Cas9 and Cas12 may have evolved from nucleases in IS200/IS605 transposons. IscB is about two-fifths the size of Cas9 but shares a similar domain organization. The associated ωRNA plays the combined role of CRISPR RNA (crRNA) and trans-activating CRISPR RNA (tracrRNA) to guide double-stranded DNA (dsDNA) cleavage. Here we report a 2.78-angstrom cryo–electron microscopy structure of IscB-ωRNA bound to a dsDNA target, revealing the architectural and mechanistic similarities between IscB and Cas9 ribonucleoproteins. Target-adjacent motif recognition, R-loop formation, and DNA cleavage mechanisms are explained at high resolution. ωRNA plays the equivalent function of REC domains in Cas9 and contacts the RNA-DNA heteroduplex. The IscB-specific PLMP domain is dispensable for RNA-guided DNA cleavage. The transition from ancestral IscB to Cas9 involved dwarfing the ωRNA and introducing protein domain replacements.

DOI: abq7220

Source: https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7220