構造生物学：トランスポゾン関連TnpB酵素のクライオ電子顕微鏡構造
Nature 616, 7956 doi: 10.1038/s41586-023-05933-9
クラス2 V型CRISPRエフェクターであるCas12は、IS200/IS605スーパーファミリートランスポゾンに関連するTnpBタンパク質から進化したと考えられている。最近の研究で、TnpBタンパク質がガイドRNA依存性DNAエンドヌクレアーゼであることが明らかにされた。TnpBは長鎖RNA（ωRNA）と協働し、ωRNAと相補的な二本鎖DNA標的を切断する。しかし、TnpBのRNA依存的なDNA切断機構、およびCas12酵素との進化的な関係は依然として不明であった。今回我々は、ωRNAおよび標的DNAと複合体を形成した放射線耐性菌Deinococcus radiodurans ISDra2由来のTnpBのクライオ電子顕微鏡（EM）構造を報告する。その構造では、ωRNAは配列からは予想できない構造をとっており、Cas12酵素の全てのガイドRNAの間で保存されているシュードノットを形成している。さらに、その構造、および機能解析から、小型のTnpBがどのようにしてωRNAを認識し、ガイドに相補的な標的DNAを切断するかを明らかにした。また、TnpBとCas12酵素の構造を比較することで、CRISPR–Cas12エフェクターが、非対称な二量体形成、または多様なREC2挿入により、ガイドRNA–標的DNAヘテロ二本鎖のプロトスペーサー隣接モチーフ遠位末端を認識する能力を獲得し、CRISPR–Cas獲得免疫機構に関与することが可能となったことが示唆される。我々の発見は、TnpBによる標的DNA切断機構を解明しただけでなく、トランスポゾンにコードされたTnpBタンパク質からCRISPR–Cas12エフェクターへの進化の理解を深めた。
