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構造生物学：CRISPR–Cas適応免疫の際の外来DNA獲得機構
Nature 527, 7579 doi: 10.1038/nature15760
細菌とアーキアは、30～40塩基長の特異的な外来DNA配列をスペーサー領域としてCRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeat）遺伝子座へ組み込むことで、ファージやプラスミドに対する適応免疫を生じさせる。広く保存されているCas1–Cas2インテグラーゼ複合体は、レトロウイルスのインテグラーゼやトランスポザーゼと類似した直接的な求核性組み込み機構を用いるスペーサー獲得を触媒する。Cas1–Cas2複合体が組み込みのために外来DNA基質を選択する仕組みはまだ不明である。本研究では、大腸菌（Escherichia coli）のCas1–Cas2複合体が同種の33塩基長のプロトスペーサーDNA基質に結合した状態のX線結晶構造を示す。Cas1–Cas2タンパク質複合体は、DNAの全長にわたる長さがある、湾曲した結合面を形成し、プロトスペーサーの両末端の二本鎖を広げて、各末端の求核性の3′-OHがCas1活性部位へ向かう「経路」へ進入できるようにしている。プロトスペーサーとタンパク質の間でのホスホジエステル骨格の相互作用は、in vivoで観察される配列非特異的な基質選択を説明する。我々の結果は、外来DNA獲得の構造基盤と、Cas1–Cas2が分子物差しとして機能してCRISPR遺伝子座の配列構造を決定する機構を明らかにしている。
