Bases estructurales de la orientación del ADN por un sistema CRISPR-Cas codificado con transposones

Área de la Ciencia:

• Microbiología
• Biología molecular
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• Las bacterias utilizan sistemas CRISPR-Cas para la inmunidad adaptativa contra elementos genéticos extraños.
• Los sistemas CRISPR-Cas de tipo I normalmente degradan el ADN, pero las variantes con deficiencia de nucleasa se utilizan para la transposición guiada por ARN por transposones similares a Tn7.
• Anteriormente se desconocían los mecanismos precisos de colaboración entre CRISPR y las maquinarias de transposones durante la orientación e inserción del ADN.

Objetivo del estudio:

• Aclarar la base estructural del acoplamiento funcional entre la maquinaria CRISPR-Cas y las proteínas asociadas al transposón.
• Para entender cómo el complejo TniQ-Cascada media la orientación y la inserción del ADN.
• Para proporcionar una base para la ingeniería de estos sistemas de inserciones de ADN programables.

Principales métodos:

• Para determinar las estructuras del complejo TniQ-Cascade se utilizó la criomicroscopia electrónica (Cryo-EM).
• Modelado y refinamiento de la proteína de transposición TniQ.
• Análisis estructural del complejo ligado al ADN objetivo.

Principales resultados:

• Se determinó la estructura del complejo TniQ-Cascade, revelando la unión de TniQ como un dímero al complejo Cascade.
• La proteína de fusión Cas8-Cas5 interactúa con el dímero TniQ a través de un dominio de inserción flexible.
• Una estructura ligada al ADN objetivo identificó interacciones clave para el reconocimiento de motivos adyacentes al protospacer y la formación de bucles R.

Conclusiones:

• El estudio revela la base mecanicista del acoplamiento funcional entre CRISPR-Cas y las maquinarias de transposones.
• Los hallazgos proporcionan una comprensión estructural de la orientación y la inserción del ADN mediadas por el complejo TniQ-Cascade.
• Este trabajo guiará los esfuerzos para diseñar estos sistemas para la inserción de ADN programable en la ingeniería genómica.