2023-01-08 Nature 論文の書誌情報を追記しブログ記事タイトルを「CRISPR-Cas12a2の非選択的なRNA/DNA切断活性は, 大規模な構造変化を介して解放される」から「Cas12a2が無差別なRNA/DNA切断活性を解放する構造基盤」へと改訂
[出典] "RNA targeting unleashes indiscriminate nuclease activity of CRISPR-Cas12a2" Bravo JPK, Hallmark T [..] Taylor DW. Nature 2023-01-04. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05560-w
2022-06-27 bioRxiv 投稿に準拠した初稿
[出典] "Large-scale structural rearrangements unleash indiscriminate nuclease activity of CRISPR-Cas12a2" Bravo JPK, Hallmark T [..] Jackson RN, Taylor DW. bioRxiv 2022-06-13 [プレプリント]. https://doi.org/10.1101/2022.06.13.495754 [著者所属] U Texas at Austin, Utah State U, Helmholtz-Centre for Infection Research, U Würzburg, Dell Medical School
Cas12a2は、そのcrRNAが標的とするRNAを認識すると，非選択的に、一本鎖RNA，一本鎖DNA，二本鎖DNAを分解し、最終的にファージの感染を阻止する。Bravoらは、Cas12a2の二次 (Cas12a2-crRNA)、三次 (+標的RNA)、四次 (+dsDNA)複合体の構造をクライオ電顕法で再構成し [＊]、その非選択的切断の活性化経路を全て明らかにした。
2022-06-27 bioRxiv 投稿に準拠した初稿
[出典] "Large-scale structural rearrangements unleash indiscriminate nuclease activity of CRISPR-Cas12a2" Bravo JPK, Hallmark T [..] Jackson RN, Taylor DW. bioRxiv 2022-06-13 [プレプリント]. https://doi.org/10.1101/2022.06.13.495754 [著者所属] U Texas at Austin, Utah State U, Helmholtz-Centre for Infection Research, U Würzburg, Dell Medical School
Cas12a2は、そのcrRNAが標的とするRNAを認識すると，非選択的に、一本鎖RNA，一本鎖DNA，二本鎖DNAを分解し、最終的にファージの感染を阻止する。Bravoらは、Cas12a2の二次 (Cas12a2-crRNA)、三次 (+標的RNA)、四次 (+dsDNA)複合体の構造をクライオ電顕法で再構成し [＊]、その非選択的切断の活性化経路を全て明らかにした。
[＊]
- Cas12a2は標的RNAに結合するまで、その非選択的切断活性を自己阻害している。
- Cas12a2-crRNAは、PFSモチーフを含む標的RNAとcrRNAとのハイブリダイゼーションをきっかけとして、その構造を大きく変えて、非選択的切断活性を発揮する。
- 活性化した複合体において、RuvCドメインが、二重鎖DNAを収容するのに十分な大きさの幅約30Åの正電荷を持つクレフト内に露出する。
- 二重鎖DNAは非特異的な静電相互作用により、変形し局所的に巻き戻され、「芳香族クランプ」残基によって安定化され，RuvC活性部位内での一本鎖DNAの切断に適切な位置決めがなされる。この複数回のDNAニッキングは、Cas12aやCas9の1回のDNA切断とは異なるdsDNA分解に至り、in vivo での強固で広範囲なDNA破壊を可能にする。
- Cas12a2は、Cas12aとWEBおよびRuVCドメインが類似していることから同じcrRNAを利用することができるが、複数の構造の相違により、異なる標的選択性、生化学的活性が与えられ、Cas12aを標的とする複数の抗CRISPRタンパク質による阻害を回避することが可能である。
- 今回、ssDNAは切断できるが、dsDNAやssRNAを切断できないCas12a2 Y1069A点変異体を発見したが、RNA標的を破壊しないコラテラル活性を持つRNAセンサーとして高感度RNA診断薬の開発を可能にするかもしれない。
- 2023-01-09 Cas12a2は、RNAをトリガーとするdsDNAの無差別切断に介して不稔感染により、バクテリアを保護する. https://crisp-bio.blog.jp/archives/31263565.html；"Cas12a2 elicits abortive infection through RNA-triggered destruction of dsDNA" Dmytrenko O [..] Begemann MB, Jackson RN, Beisel CL. Nature 2023-01-04. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05559-3
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