並列タイトル等Comprehensive studies of working mechanism of Cas proteins using HS-AFM
タイトル（掲載誌）令和2(2020)年度 科学研究費補助金 基盤研究(B) 研究成果報告書 = 2020 Fiscal Year Final Research Report
一般注記金沢大学ナノ生命科学研究所
本研究は、ゲノム編集ツールCasタンパク質群に高速AFMを適用し、様々なCasタンパク質がDNAに結合し切断する瞬間を実時空間で可視化することで、DNA切断分子作動機構を統一的に理解することを目的とした。研究期間において、SaCas９、AsCas12a、LbCas12aに対して高速AFM観察を行い、核酸非結合状態ではフレキシブルな構造をとるが、RNA結合状態では安定で固い構造をとり、RNA-DNA結合状態では、標的DNA配列に強く結合したままであることを明らかにした。この分子動態は、全てのCasタンパク質において観察され、エンドヌクレアーゼにおける共通の分子作動機構といえる。
The purpose of this study was to understand the mechanism of DNA cleavage reaction of Cas proteins, which are used as genome editing tools. Using high-speed atomic force microscopy (HS-AFM), we tried to visualize the dynamics of Cas proteins during the binding to and cleaving a target site of DNA in real-time with nano-meter resolution. During the three years research period, HS-AFM observations were performed on SaCas9, AsCas12a, and LbCas12a. HS-AFM videos of three Cas proteins showed that structures of Cas proteins without nucleic acids were flexible, while structures of RNA-binding Cas proteins were stable and rigid. Furthermore, when RNA-Cas complex bound to the target site of DNA, a complex remained tightly bound to the target site of DNA and did not slide on the DNA. Since this molecular dynamics was observed in all Cas proteins, we concluded that it could be a common molecular binding mechanism to the target site of DNA of Cas proteins.
研究課題/領域番号:18H01836, 研究期間(年度):2018-04-01 – 2021-03-31
出典：「高速AFMによるゲノム編集ツールCRISPR-Casの分子作動機構の網羅的解析」研究成果報告書 課題番号18H01836（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-18H01836/18H01836seika/）を加工して作成
一次資料へのリンクURLhttps://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=52785&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
関連情報https://kaken.nii.ac.jp/ja/search/?kw=80631027
https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-18H01836/
https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-18H01836/18H01836seika/
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）