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SpyCas9作为目前应用最为广泛的基因编辑工具,研究能够有效调控它的CRISPR抑制蛋白(Acr)显得尤为重要。近期,两种新的Acr蛋白——AcrIIA25.1和AcrIIA32,被发现能够在细菌和人类细胞中有效抑制SpyCas9的活性,但是它们的抑制机制还不清楚。研究团队首先利用单颗粒冷冻电镜解析了AcrIIA25.1和AcrIIA32蛋白分别结合SpyCas9-sgRNA的复合物结构。
通过结构分析,发现AcrIIA25.1和AcrIIA32分别识别了一个新的之前未被鉴定的SpyCas9结合表面乐天堂fun88.(中国)官方平台。研究人员通过设计基于结构观察的丙氨酸突变,结合体外酶切和GST pull down实验,验证了结构的正确性。进一步结构分析乐天堂fun88.(中国)官方平台,发现AcrIIA25.1和AcrIIA32蛋白主要通过和WED结构域的直接相互作用,阻碍了WED结构域和相邻的PI结构域向激活状态的变构,从而阻碍了对PAM序列的识别以及对双链DNA的解螺旋,最终抑制了SpyCas9对底物DNA的识别和结合。此外,AcrIIA32和REC1结构域的相互作用,可能也对REC裂片的激活变构有抑制作用,影响了R-loop的形成,增强了AcrIIA32的抑制能力。
最后,研究人员还基于结构观察讨论了AcrIIA25.1和AcrIIA32蛋白除了可以抑制SpyCas9对靶DNA的结合以外,同时还可以抑制SpyCas9酶切活性的可能的分子机制。他们认为,SpyCas9是一个复杂的多结构域的蛋白,在依次结合sgRNA、底物DNA到最后剪切双链DNA的过程中乐天堂fun88.(中国)官方平台,各个结构域之间会发生复杂而精密的构象变化。然而,由于AcrIIA25.1和AcrIIA32结合到了SpyCas9表面的两个凹槽中,并且同时和多个结构域之间有相互作用,因此它们的结合可能阻碍了SpyCas9蛋白剪切底物过程所必须的机械变构,最终降低了SpyCas9的酶切活性。
总之,该研究利用结构生物学的手段,阐述了AcrIIA25.1和AcrIIA32蛋白可以抑制多种状态SpyCas9的分子机制,提高了对噬菌体反制细菌CRISPR系统的机制多样性的理解,也为有效调控SpyCas9的活性提供了新的思路。
原标题:《【科技前沿】哈工大黄志伟团队揭示AcrIIA25.1和AcrIIA32蛋白抑制CRISPR-Cas系统的分子机制》乐天堂•体育(FUN88)官方app下载乐天堂•体育(FUN88)官方app下载
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