An alpha-helical lid guides the target DNA toward catalysis in CRISPR-Cas12a

清脆的 核酸酶 基因组编辑 核酸内切酶 DNA 反式激活crRNA 复式(建筑) 劈理(地质) 计算生物学 转录泡 生物物理学 遗传学 生物 聚合酶 基因 古生物学 断裂(地质) RNA依赖性RNA聚合酶
作者
Aakash Saha,Mohd Ahsan,Pablo Arantes,Michael Schmitz,Christelle Chanez,Martin Jínek,Giulia Palermo
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:28
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45762-6
摘要

Abstract CRISPR-Cas12a is a powerful RNA-guided genome-editing system that generates double-strand DNA breaks using its single RuvC nuclease domain by a sequential mechanism in which initial cleavage of the non-target strand is followed by target strand cleavage. How the spatially distant DNA target strand traverses toward the RuvC catalytic core is presently not understood. Here, continuous tens of microsecond-long molecular dynamics and free-energy simulations reveal that an α-helical lid, located within the RuvC domain, plays a pivotal role in the traversal of the DNA target strand by anchoring the crRNA:target strand duplex and guiding the target strand toward the RuvC core, as also corroborated by DNA cleavage experiments. In this mechanism, the REC2 domain pushes the crRNA:target strand duplex toward the core of the enzyme, while the Nuc domain aids the bending and accommodation of the target strand within the RuvC core by bending inward. Understanding of this critical process underlying Cas12a activity will enrich fundamental knowledge and facilitate further engineering strategies for genome editing.

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