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Tn7 转座子靶向 DNA 的结构基础。

Structural basis for DNA targeting by the Tn7 transposon.

机构信息

Department of Biochemistry, McGill University, Montreal, Quebec, Canada.

Centre de Recherche and Biologie Structurale, McGill University, Montreal, Quebec, Canada.

出版信息

Nat Struct Mol Biol. 2022 Feb;29(2):143-151. doi: 10.1038/s41594-022-00724-8. Epub 2022 Feb 16.

DOI:10.1038/s41594-022-00724-8
PMID:35173349
Abstract

Tn7 transposable elements are unique for their highly specific, and sometimes programmable, target-site selection mechanisms and precise insertions. All the elements in the Tn7 family utilize an AAA+ adaptor (TnsC) to coordinate target-site selection with transpososome assembly and to prevent insertions at sites already containing a Tn7 element. Owing to its multiple functions, TnsC is considered the linchpin in the Tn7 element. Here we present the high-resolution cryo-EM structure of TnsC bound to DNA using a gain-of-function variant of the protein and a DNA substrate that together recapitulate the recruitment to a specific DNA target site. TnsC forms an asymmetric ring on target DNA that segregates target-site selection and interaction with the paired-end complex to opposite faces of the ring. Unlike most AAA+ ATPases, TnsC uses a DNA distortion to find the target site but does not remodel DNA to activate transposition. By recognizing pre-distorted substrates, TnsC creates a built-in regulatory mechanism where ATP hydrolysis abolishes ring formation proximal to an existing element. This work unveils how Tn7 and Tn7-like elements determine the strict spacing between the target and integration sites.

摘要

Tn7 转座子元件以其高度特异性和有时可编程的目标位点选择机制以及精确的插入而独具特色。Tn7 家族中的所有元件都利用 AAA+ 接头(TnsC)来协调目标位点选择与转座体组装,并防止在已经含有 Tn7 元件的位点进行插入。由于其多种功能,TnsC 被认为是 Tn7 元件的关键。在这里,我们使用该蛋白的功能获得变体和共同再现特定 DNA 靶位点募集的 DNA 底物,呈现了 TnsC 与 DNA 结合的高分辨率冷冻电镜结构。TnsC 在靶 DNA 上形成不对称环,将目标位点选择和与配对末端复合物的相互作用分隔在环的相对面。与大多数 AAA+ ATP 酶不同,TnsC 使用 DNA 扭曲来找到目标位点,但不会重塑 DNA 以激活转位。通过识别预先扭曲的底物,TnsC 建立了一种内置的调节机制,其中 ATP 水解会在现有元件附近阻止环的形成。这项工作揭示了 Tn7 和 Tn7 样元件如何确定目标和整合位点之间的严格间距。

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