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一种两蛋白型 V-C CRISPR 系统中的功能性微型整合酶。

A Functional Mini-Integrase in a Two-Protein-type V-C CRISPR System.

机构信息

Department of Molecular and Cell Biology, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720, USA.

Department of Chemistry, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720, USA.

出版信息

Mol Cell. 2019 Feb 21;73(4):727-737.e3. doi: 10.1016/j.molcel.2018.12.015. Epub 2019 Jan 29.

DOI:10.1016/j.molcel.2018.12.015
PMID:30709710
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6386590/
Abstract

CRISPR-Cas immunity requires integration of short, foreign DNA fragments into the host genome at the CRISPR locus, a site consisting of alternating repeat sequences and foreign-derived spacers. In most CRISPR systems, the proteins Cas1 and Cas2 form the integration complex and are both essential for DNA acquisition. Most type V-C and V-D systems lack the cas2 gene and have unusually short CRISPR repeats and spacers. Here, we show that a mini-integrase comprising the type V-C Cas1 protein alone catalyzes DNA integration with a preference for short (17- to 19-base-pair) DNA fragments. The mini-integrase has weak specificity for the CRISPR array. We present evidence that the Cas1 proteins form a tetramer for integration. Our findings support a model of a minimal integrase with an internal ruler mechanism that favors shorter repeats and spacers. This minimal integrase may represent the function of the ancestral Cas1 prior to Cas2 adoption.

摘要

CRISPR-Cas 免疫需要将短的外源 DNA 片段整合到 CRISPR 基因座的宿主基因组中,该基因座由交替重复序列和外源衍生的间隔区组成。在大多数 CRISPR 系统中,Cas1 和 Cas2 蛋白形成整合复合物,两者对于 DNA 的获取都是必需的。大多数 V-C 和 V-D 型系统缺乏 cas2 基因,并且 CRISPR 重复序列和间隔区非常短。在这里,我们表明,一个由 V-C 型 Cas1 蛋白单独组成的小型整合酶可催化 DNA 整合,偏爱短(17 至 19 碱基对)的 DNA 片段。该小型整合酶对 CRISPR 序列的特异性较弱。我们提供的证据表明,Cas1 蛋白形成四聚体以进行整合。我们的研究结果支持一种最小整合酶的模型,该模型具有内部标尺机制,有利于较短的重复序列和间隔区。这种最小整合酶可能代表了 Cas2 采用之前 Cas1 蛋白的祖先功能。

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