[出典] "Structural snapshots of R-loop formation by a type I-C CRISPR Cascade" O’Brien RE [..] Taylor DW. Mol Cell. 2023-02-16. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2023.01.024 [著者所属] UT Austin
[構造情報]
EMD-27402/PDB 8DEX Type I-C Cascade Apo Structure
EMD-27403/PDB 8DFA Type I-C Cascade Partial R-loop Structure
EMD-27939/PDB 3DEJ Type I-C Cascade Full R-loop Structure 
EMD-27412/PDB 8DFS Type I-C Cascade bound to AcrIF2
EMD-27409/PDB 2DFO Type I-C Cascade bound to AcrIC4   

 タイプ I CRISPR-Casシステムは、複数のサブユニットを持つCascadeエフェクター複合体を用いて、外来核酸を標的として破壊する。UTEXASの研究チームは、D. vulgaris type I-C Cascadeの2本鎖DNA標的捕捉時の構造を示し、PAM認識とCascadeのアロステリック活性化のメカニズムを明らかにした。また、非標的鎖(NTS)DNAの安定化が、「belly」サブユニットとのスタッキング相互作用によるNTSの固定化という興味深いメカニズムに依存することが明らかになった。この「molecular sheetbelt (分子シートベルト)」機構により、効率的なRループの形成とdsDNAの再アニーリングが防止される。
 さらに、2つの抗CRISPR(Acr)タンパク質が、PAMスキャンを阻害することでタイプI-Cカスケードを阻害するという共通のメカニズムを達成する構造基盤を明らかにした。
 これらの結果は、TYPE I-CR-loop形成の構造的根拠となり、異なるAcrタンパク質がCRISPR免疫応答を効率的に停止させるために、共通の分子メカニズムに収斂してきたことを明らかにした。
[参考] タイプI-C Cascade-dsDNAの活性化とAcrsによる阻害機序のモデル [Figure 6引用右図参照]
  • タイプI-CカスケードCas8cは最小限のPAM-認識要件を有する(5′-TTC PAM)。
  • Cas8cのN末端は、dsDNA結合時に安定化し、二重鎖の最初の融解に関与する。
  • Cas7バックボーンは、標的鎖(TS)のcrRNAへのアニーリングに対応するために伸張する。
  • Cas8cおよびCas11サブユニットは、芳香族残基間のNTS-塩基クランプの興味深いメカニズムを通して、構造的に回転することで、NTSの安定化を支持する。
  • 完全なR-ループ構造が確立されると、Cas3cが外来DNAを分解するためにリクルートされる。
  • 抗CRISPRタンパク質AcrIF2がCas8cのN末端PAM認識領域を覆い隠し、C末端を非生産的な配置へと押し込む。
  • 抗CRISPRタンパク質AcrIC4は、Cas7.6およびCas8cと特異的に接触し、PAM-認識部位で立体障害を引き起こす。