• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

转座子编码的 CRISPR-Cas 系统靶向 DNA 的结构基础。

Structural basis of DNA targeting by a transposon-encoded CRISPR-Cas system.

机构信息

Department of Biochemistry and Molecular Biophysics, Columbia University, New York, NY, USA.

出版信息

Nature. 2020 Jan;577(7789):271-274. doi: 10.1038/s41586-019-1849-0. Epub 2019 Dec 18.

DOI:10.1038/s41586-019-1849-0
PMID:31853065
Abstract

Bacteria use adaptive immune systems encoded by CRISPR and Cas genes to maintain genomic integrity when challenged by pathogens and mobile genetic elements. Type I CRISPR-Cas systems typically target foreign DNA for degradation via joint action of the ribonucleoprotein complex Cascade and the helicase-nuclease Cas3, but nuclease-deficient type I systems lacking Cas3 have been repurposed for RNA-guided transposition by bacterial Tn7-like transposons. How CRISPR- and transposon-associated machineries collaborate during DNA targeting and insertion remains unknown. Here we describe structures of a TniQ-Cascade complex encoded by the Vibrio cholerae Tn6677 transposon using cryo-electron microscopy, revealing the mechanistic basis of this functional coupling. The cryo-electron microscopy maps enabled de novo modelling and refinement of the transposition protein TniQ, which binds to the Cascade complex as a dimer in a head-to-tail configuration, at the interface formed by Cas6 and Cas7 near the 3' end of the CRISPR RNA (crRNA). The natural Cas8-Cas5 fusion protein binds the 5' crRNA handle and contacts the TniQ dimer via a flexible insertion domain. A target DNA-bound structure reveals critical interactions necessary for protospacer-adjacent motif recognition and R-loop formation. This work lays the foundation for a structural understanding of how DNA targeting by TniQ-Cascade leads to downstream recruitment of additional transposase proteins, and will guide protein engineering efforts to leverage this system for programmable DNA insertions in genome-engineering applications.

摘要

细菌利用 CRISPR 和 Cas 基因编码的适应性免疫系统,在受到病原体和移动遗传元件的挑战时,维持基因组的完整性。I 型 CRISPR-Cas 系统通常通过核糖核蛋白复合物 Cascade 和核酸酶 Cas3 的共同作用,靶向外来 DNA 进行降解,但缺乏 Cas3 的无核酸酶 I 型系统已被重新用于细菌 Tn7 样转座子的 RNA 引导转位。CRISPR 和转座子相关机制在 DNA 靶向和插入过程中如何协同作用仍不清楚。在这里,我们使用冷冻电镜描述了霍乱弧菌 Tn6677 转座子编码的 TniQ-Cascade 复合物的结构,揭示了这种功能耦合的机制基础。冷冻电镜图谱使我们能够从头建模和改进转位蛋白 TniQ,它以头对头的形式作为二聚体与 Cas6 和 Cas7 附近的 CRISPR RNA(crRNA)3' 端形成的 Cas8-Cas5 融合蛋白结合到 Cascade 复合物上,结合到 Cas6 和 Cas7 附近的 Cascade 复合物上,在 crRNA 的 5' 柄上。天然 Cas8-Cas5 融合蛋白结合 5' crRNA 柄,并通过柔性插入结构域与 TniQ 二聚体接触。靶 DNA 结合结构揭示了识别原间隔相邻基序和 R 环形成所必需的关键相互作用。这项工作为理解 TniQ-Cascade 对 DNA 的靶向如何导致下游招募额外的转座酶蛋白奠定了结构基础,并将指导蛋白质工程努力,以利用该系统在基因组工程应用中进行可编程 DNA 插入。

相似文献

1
Structural basis of DNA targeting by a transposon-encoded CRISPR-Cas system.转座子编码的 CRISPR-Cas 系统靶向 DNA 的结构基础。
Nature. 2020 Jan;577(7789):271-274. doi: 10.1038/s41586-019-1849-0. Epub 2019 Dec 18.
2
Transposon-encoded CRISPR-Cas systems direct RNA-guided DNA integration.转座子编码的 CRISPR-Cas 系统指导 RNA 引导的 DNA 整合。
Nature. 2019 Jul;571(7764):219-225. doi: 10.1038/s41586-019-1323-z. Epub 2019 Jun 12.
3
Molecular mechanism for Tn7-like transposon recruitment by a type I-B CRISPR effector.Tn7 样转座子被 I-B 型 CRISPR 效应蛋白招募的分子机制。
Cell. 2023 Sep 14;186(19):4204-4215.e19. doi: 10.1016/j.cell.2023.07.010. Epub 2023 Aug 8.
4
Structural basis for the assembly of the type V CRISPR-associated transposon complex.结构基础的组装类型 V CRISPR 相关的转座子复合物。
Cell. 2022 Dec 22;185(26):4999-5010.e17. doi: 10.1016/j.cell.2022.11.009. Epub 2022 Nov 25.
5
Target site selection and remodelling by type V CRISPR-transposon systems.V 型 CRISPR-转座子系统的靶位选择和重塑。
Nature. 2021 Nov;599(7885):497-502. doi: 10.1038/s41586-021-04030-z. Epub 2021 Nov 10.
6
Evolutionary and mechanistic diversity of Type I-F CRISPR-associated transposons.I 型-F CRISPR 相关转座子的进化和机制多样性。
Mol Cell. 2022 Feb 3;82(3):616-628.e5. doi: 10.1016/j.molcel.2021.12.021. Epub 2022 Jan 19.
7
Structures of the holo CRISPR RNA-guided transposon integration complex.CRISPR RNA 引导的转座子整合复合物的结构。
Nature. 2023 Jan;613(7945):775-782. doi: 10.1038/s41586-022-05573-5. Epub 2022 Nov 28.
8
CasA mediates Cas3-catalyzed target degradation during CRISPR RNA-guided interference.CasA 介导 Cas3 催化的 CRISPR RNA 引导的干扰过程中的靶标降解。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 May 6;111(18):6618-23. doi: 10.1073/pnas.1405079111. Epub 2014 Apr 18.
9
Molecular insights into DNA interference by CRISPR-associated nuclease-helicase Cas3.对CRISPR相关核酸酶-解旋酶Cas3介导的DNA干扰的分子见解。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Nov 18;111(46):16359-64. doi: 10.1073/pnas.1410806111. Epub 2014 Nov 3.
10
Unveiling Cas8 Dynamics and Regulation within a transposon-encoded Cascade-TniQ Complex.揭示转座子编码的Cascade-TniQ复合物中的Cas8动态变化与调控机制。
bioRxiv. 2024 Nov 7:2024.06.21.600075. doi: 10.1101/2024.06.21.600075.

引用本文的文献

1
Advances in large-scale DNA engineering with the CRISPR system.CRISPR系统在大规模DNA工程方面的进展。
Exp Mol Med. 2025 Sep 1. doi: 10.1038/s12276-025-01530-0.
2
Structure-guided engineering of type I-F CASTs for targeted gene insertion in human cells.用于人类细胞中靶向基因插入的I-F型CRISPR相关转座酶的结构导向工程
Nat Commun. 2025 Aug 23;16(1):7891. doi: 10.1038/s41467-025-63164-0.
3
Programmable gene insertion in human cells with a laboratory-evolved CRISPR-associated transposase.利用实验室进化的CRISPR相关转座酶在人类细胞中进行可编程基因插入。
Science. 2025 May 15;388(6748):eadt5199. doi: 10.1126/science.adt5199.
4
Unveiling Cas8 dynamics and regulation within a transposon-encoded Cascade-TniQ complex.揭示转座子编码的Cascade-TniQ复合物中的Cas8动力学和调控机制。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Apr 8;122(14):e2422895122. doi: 10.1073/pnas.2422895122. Epub 2025 Apr 2.
5
Structural basis of TnsC oligomerization and transposase recruitment in type I-B CRISPR-associated transposons.I型B类CRISPR相关转座子中TnsC寡聚化和转座酶招募的结构基础
Nucleic Acids Res. 2025 Feb 27;53(5). doi: 10.1093/nar/gkaf149.
6
CRISPR in mobile genetic elements: counter-defense, inter-element competition and RNA-guided transposition.移动遗传元件中的CRISPR:反防御、元件间竞争与RNA引导的转座
BMC Biol. 2024 Dec 18;22(1):295. doi: 10.1186/s12915-024-02090-x.
7
The promise of CRISPR-associated transposons for bacterial functional genomics.CRISPR相关转座子在细菌功能基因组学中的前景。
Curr Opin Microbiol. 2025 Feb;83:102563. doi: 10.1016/j.mib.2024.102563. Epub 2024 Dec 3.
8
Structure of TnsABCD transpososome reveals mechanisms of targeted DNA transposition.TnsABCD 转座子复合物的结构揭示了靶向 DNA 转座的机制。
Cell. 2024 Nov 27;187(24):6865-6881.e16. doi: 10.1016/j.cell.2024.09.023. Epub 2024 Oct 8.
9
Structure-guided engineering of type I-F CASTs for targeted gene insertion in human cells.用于人类细胞中靶向基因插入的I-F型CRISPR相关转座酶的结构导向工程设计
bioRxiv. 2024 Sep 19:2024.09.19.613948. doi: 10.1101/2024.09.19.613948.
10
Next-generation CRISPR technology for genome, epigenome and mitochondrial editing.下一代 CRISPR 技术用于基因组、表观基因组和线粒体编辑。
Transgenic Res. 2024 Oct;33(5):323-357. doi: 10.1007/s11248-024-00404-x. Epub 2024 Aug 19.