Estructuras del complejo de integración del genoma CRISPR

Área de la Ciencia:

• Biología molecular
• Microbiología
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• Los sistemas CRISPR-Cas proporcionan inmunidad adaptativa en las bacterias contra los fagos.
• La integrasa Cas1-Cas2 es esencial para la adquisición de nuevos espaciadores y la integración de ADN extraño en el locus CRISPR.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos estructurales de la integración del ADN por la integrasa Cas1-Cas2.
• Comprender cómo se logra la selección del sitio de integración durante la expansión de la matriz CRISPR.

Principales métodos:

• Cristalografía de rayos X para determinar las estructuras de los complejos Cas1-Cas2-ADN.
• Microscopía criolectrónica para el complejo de integración de locus CRISPR completo con IHF.

Principales resultados:

• Las estructuras cristalinas revelan Cas1-Cas2 unido al donante y al ADN objetivo en estados intermedios y productos.
• La estructura cryo-EM muestra el complejo de integración incluyendo el factor de acogida de integración (IHF).
• La selección del sitio de integración está dictada por el reconocimiento indirecto de la secuencia de ADN y la deformación del ADN dependiente de la secuencia.

Conclusiones:

• Cas1-Cas2 utiliza las características estructurales del ADN, favoreciendo la deformación de la secuencia de repetición y flanqueo, para la integración específica del sitio.
• La unión de IHF induce una fuerte flexión del ADN, mejorando la especificidad y la eficiencia de la integración al poner un motivo aguas arriba en contacto con Cas1.
• Estos hallazgos explican el mecanismo de reconocimiento de la estructura de ADN dependiente de la secuencia por Cas1-Cas2 para la expansión de la matriz CRISPR selectiva del sitio en la inmunidad adaptativa bacteriana.