Bases estructurales para la escisión del ADN guiada por ARN por IscB-ωARN y comparación mecánica con Cas9

Área de la Ciencia:

• Biología molecular
• Biología estructural
• La genética

Sus antecedentes:

• Los sistemas CRISPR-Cas de clase 2, incluidos Cas9 y Cas12, son potentes herramientas de edición de genes.
• Se supone que estos sistemas han evolucionado a partir de elementos genéticos móviles como los transposones IS200 / IS605.
• IscB es un efector de clase 2 más pequeño con una organización de dominio similar a Cas9, que utiliza ωRNA para la orientación y la escisión del ADN.

Objetivo del estudio:

• Para dilucidar la estructura de alta resolución del complejo IscB-ωRNA unido a un objetivo de ADN de doble cadena (dsDNA).
• Revelar las similitudes mecánicas y arquitectónicas entre las ribonucleoproteínas IscB y Cas9.
• Comprender las funciones de ωRNA y dominios específicos en la escisión del ADN mediada por IscB.

Principales métodos:

• Se utilizó la criomicroscopia electrónica (cryo-EM) para determinar la estructura del complejo IscB-ωRNA-dsDNA.
• Se realizó un análisis estructural de alta resolución para visualizar las interacciones moleculares.
• Se utilizó el análisis mutacional para evaluar la dispensabilidad del dominio PLMP específico de IscB.

Principales resultados:

• Una estructura cryo-EM de 2,78 angstroms reveló interacciones detalladas dentro del complejo IscB-ωRNA-dsDNA.
• Los pasos mecanicistas clave, incluido el reconocimiento de motivos adyacentes al objetivo, la formación de bucles R y la escisión de dsDNA, se visualizaron en alta resolución.
• Se demostró que el ARN ω funciona de manera análoga a los dominios REC de Cas9, interactuando con el heterodúplex ARN-ADN, mientras que se descubrió que el dominio PLMP era prescindible para la escisión.

Conclusiones:

• El estudio proporciona información a nivel atómico sobre la estructura y función de IscB, destacando su relación evolutiva con Cas9.
• Los hallazgos explican cómo IscB utiliza ωRNA para guiar la escisión de dsDNA, reflejando aspectos de la función de Cas9.
• La transición de IscB ancestral a Cas9 probablemente implicó cambios significativos, incluida la reducción del ARN ω y la evolución del dominio de la proteína.