transposon-associated TnpB enzyme의 Cryo-EM 구조
Abstract
class 2 type V CRISPR effector Cas12는 transposon-associated TnpB protein의 IS200/IS605 슈퍼 패밀리에서 진화한 것으로 생각됩니다. 최근 연구에 따르면 TnpB proteinminiature RNA-guided DNA endonucleases로 확인되었습니다. TnpB는 single, long RNA (ωRNA)와 결합하여 ωRNA guide에 상보적인 double-stranded DNA target을 절단합니다. 그러나 TnpB의 RNA-guided DNA cleavage 메커니즘과 Cas12 효소와의 진화적 관계는 아직 알려지지 않았습니다.
여기에서는 Deinococcus radiodurans ISDra2 TnpB의 cryo-electron microscopy (cryo-EM) 구조를 cognate ωRNA 및 표적 DNA와 결합하여 보고합니다. 이 구조에서 ωRNA는 예상치 못한 구조를 채택하고 pseudoknot을 형성하는데, 이는 Cas12 효소의 모든 guide RNA 중에서 보존되는 구조입니다. 또한, 이 구조는 기능 분석과 함께 콤팩트한 TnpB가 어떻게 ωRNA를 인식하고 guide와 상보적인 표적 DNA를 절단하는지 밝혀냈습니다. TnpB와 Cas12 효소의 구조적 비교는 CRISPR-Cas12 effector가 asymmetric dimer formation 또는 다양한 REC2 insertion을 통해 guide RNA–target DNA heteroduplex의 protospacer-adjacent motif-distal end를 인식하는 능력을 획득하여 CRISPR-Cas adaptive immunity에 관여할 수 있음을 시사합니다. 종합적으로, 우리의 연구 결과는 TnpB 기능에 대한 mechanistic 통찰력을 제공하고 transposon-encoded TnpB 단백질에서 CRISPR-Cas12 effector의 진화에 대한 이해를 발전시킵니다.