抗CRISPRタンパク質Acriia6によるCas9アロステリック阻害6

バクテリアに対する腕の競争では、バクテリオファージは、CRISPR-CAS免疫をブロックする多様な抗CRISPRタンパク質（ACR）を進化させました。ACRは、捕食者との細菌の分子共進化において重要な役割を果たし、さまざまな作用メカニズムを使用し、CASベースのゲノム操作を調節するためのツールを提供します。ここでは、毒性ファージのACRであるAcriia6の構造的および機能的分析を提示し、そのユニークなCRISPR作用を調査します。Streptococcus thermophilus Cas9（ST1CAS9）へのACRIIA6の結合のCRIO-EM構造と機能データは、Acriia6がアロステリック阻害剤として作用し、ST1CAS9の二量体化を誘導することを示しています。Acriia6は、DNAに対するST1CAS9結合親和性を低下させ、細胞内のDNA結合を防ぎます。PAMおよびAcriia6認識部位は、構造的に近く、アロステリックにリンクされています。機械的には、Acriia6はPAM結合に関連するST1CAS9立体構造ダイナミクスに影響します。最後に、ACRIIA6に耐性がある天然ST1CAS9バリアントを特定します。

In the arms race against bacteria, bacteriophages have evolved diverse anti-CRISPR proteins (Acrs) that block CRISPR-Cas immunity. Acrs play key roles in the molecular coevolution of bacteria with their predators, use a variety of mechanisms of action, and provide tools to regulate Cas-based genome manipulation. Here, we present structural and functional analyses of AcrIIA6, an Acr from virulent phages, exploring its unique anti-CRISPR action. Our cryo-EM structures and functional data of AcrIIA6 binding to Streptococcus thermophilus Cas9 (St1Cas9) show that AcrIIA6 acts as an allosteric inhibitor and induces St1Cas9 dimerization. AcrIIA6 reduces St1Cas9 binding affinity for DNA and prevents DNA binding within cells. The PAM and AcrIIA6 recognition sites are structurally close and allosterically linked. Mechanistically, AcrIIA6 affects the St1Cas9 conformational dynamics associated with PAM binding. Finally, we identify a natural St1Cas9 variant resistant to AcrIIA6 illustrating Acr-driven mutational escape and molecular diversification of Cas9 proteins.