原核生物のCBASS-CRISPR-Cas防御アイランドの制御の構造的基盤 : crisp

[出典]

論文 "Structural basis for regulation of a CBASS-CRISPR-Cas defense island by a transmembrane anti-σ factor and its ECF σ partner" Bernal-Berna D, Pantoja-Uceda D, López-Alonso JP [..] Tascón I, Elías-Arnanz M, Ubarretxena-Belandia I, Padmanabhan S. Sci Adv 2024-10-25. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp1053 [所属] U de Murcia, nstituto de Química Física "Blas Cabrera," CSIC (IQF-CSIC), Instituto Biofisika (UPV/EHU, CSIC), Ikerbasque (asque Foundation for Science)
先行論文 “Multifactorial control of the expression of a CRISPR-Cas system by an extracytoplasmic function σ/anti-σ pair and a global regulatory complex” Bernal-Bernal D, Abellón-Ruiz-Ruiz J [..] Padmanabhan S, Elías-Arnanz M. Nucleic Acids Res. 2018-07-27. https://doi.org/10.1093/nar/gky475

　原核生物において、CRISPR-Casシステムと、環状オリゴヌクレオチドに基づく抗ファージシグナル伝達系（cyclic oligonucleotide–based antiphage signaling systems: CBASS）とが、侵入者に対してどのように協調的に展開されるかは不明であった。

　スペインの研究チームが今回、2つのCBASSと1つのIII-B型CRISPR-Casシステムを含む遺伝子座 [Fig.1引用右図 A 参照]が、膜貫通型抗σ DdvAとその同族である細胞質外機能（extracytoplasmic : ECF）σ DdvSによって制御され、Myxococcus xanthus　　をファージから防御することを示した。

クライオ電顕法にて再構成した構造からは、DdvAとDdvSのペアが矢印型の膜貫通二量体として集合していることが判明した。

各DdvAペリプラズムドメインは、CHATドメイン間で保存されている3つのαヘリックスを欠いた不完全なHis-Cys活性部位を持つ、セパラーゼ　https://ja.wikipedia.org/wiki/セパラーゼ　／クラスパーゼ https://crisp-bio.blog.jp/archives/31502029.html 型テトラトリコペプチドリピート（TPR）-カスパーゼHetF-関連 TPR（TPR-CHAT）構造を採用している [Fig. 2引用右図参照]。各活性部位は二量体界面に面しており、シグナルによって誘導されたカスパーゼ様DdvAの自己タンパク質分解が、RsePを介した膜内タンパク質分解とDdvSの遊離に先行する可能性がある。

　核磁気共鳴によって、DdvSのσ2およびσ4ドメインに結合するDdvAの細胞質CHCC型亜鉛結合3ヘリックスバンドル　https://ja.wikipedia.org/wiki/ヘリックスバンドル　が存在し[Fig. 5引用右図参照]、σ4によってらせんが伸長してDdvSを捕捉することが示唆された。

　本研究において、抗ウイルス防御のためにCBASS-CRISPR-Casの発現を制御する膜貫通型抗σ-ECFσペアに関する構造的および機構的洞察をもたらした。

[構造情報] 記事執筆時点でデータベースからの公開待ち