反CRISPR蛋白AcrIF19抑制Cas2/3核酸酶的双重机制的结构基础

《Nature Communications》：Structural basis for dual mechanism of Cas2/3 nuclease inhibition by anti-CRISPR protein AcrIF19

摘要

CRISPR-Cas系统是原核生物的免疫机制，常常成为噬菌体编码的抗CRISPR（Acr）蛋白的攻击目标。本研究对AcrIF19进行了分析，这是一种能够有效抑制Pectobacterium atrosepticum中I-F型CRISPR-Cas系统的蛋白。通过冷冻电镜技术解析了Cas2/3蛋白及其与AcrIF19复合物的结构，揭示了其双重抑制机制：AcrIF19利用其带负电荷的β₂-β₃环结构物理性地阻塞非目标DNA链的进入通道，从而作为竞争性抑制剂干扰Cas2/3蛋白的招募过程；同时，这种空间阻碍还阻止了单链DNA（ssDNA）介导的别构激活，使关键的螺旋状结构处于抑制性构象，进而使DNA切割功能失效。AcrIF19通过这两种不同的机制抑制Cas2/3蛋白，结合了竞争性抑制和别构阻断的作用，同时抑制目标DNA的招募和切割过程。