Cas4

CRISPR-associated protein 4
Pyrobaculum calidifontis Cas4, PDB: 4R5Q​
Identifikasi
Simbolcas4
PfamPF01930
InterProIPR022765

Cas4 adalah nuklease endo (endonuklease) yang ditemukan pada beberapa sistem CRISPR yang digunakan sebagai bagian dari tahap perolehan spacer. Protein famili Cas4 yang berasal dari arkea Sulfolobus solfataricus menggunakan empat residu sistein untuk mengikat gugus besi-belerang seperti yang dimiliki oleh nuklease AddB dari Bacillus subtilis.[1] Protein famili Cas4 Sso0001 mengode eksonuklease DNA untai tunggal 5' ke 3' yang secara in vitro terhambat oleh aduk DNA ekstraheliks.[1] Cas4 berfungsi untuk melakukan reseksi guna menghasilkan untai tunggal DNA 3' yang rekombinogenik pada untai dupleks DNA.[1]

Cas4 menangkap dan menyimpan fragmen DNA pendek yang disebut "spacer" dari elemen yang berbeda ke dalam susunan CRISPR genom inang untuk menjaga kekebalan terhadap virus dan elemen genetik bergerak asing.[2] Semua sistem CRISPR-Cas mengenali dan memotong "protospacer" ke ukuran yang tepat sambil menggabungkan "spacer" tersebut ke dalam susunan CRISPR genom dengan orientasi yang benar.[2] "protospacer" dikenali oleh motif yang berdampingan dengan protospacer (PAM) sepanjang 2- hingga 5-bp untuk mengorientasikan dan menyisipkannya ke dalam susunan CRISPR.[2] Cas4 memotong bagian hulu dari urutan PAM untuk memastikan spacer tersebut fungsional.[3] Orientasi spacer terjadi selama integrasi in vitro dalam frekuensi yang sama dengan protein Cas1 dan Cas2. Orientasi yang benar sangat diutamakan secara in vivo agar dapat berfungsi untuk pengenalan target.[2]

Kompleks Cas1-Cas2-Cas4 Geobacter sulfurreducens yang terikat pada DNA spacer protospacer adjacent motif (PAM) untai ganda. Homodimer Cas1 (biru) terikat pada setiap sisi homodimer Cas2 (merah) dengan nuklease Fe-S Cas4 (sian) yang menjembatani keduanya. Ujung 3' dari setiap untai DNA masuk ke dalam situs aktif Cas4. PDB: 7MI4​

Protein Cas4 adalah protein utama untuk CRISPR dengan mencegah spacer yang tidak berfungsi dan memastikan ketepatan penyesuaian.[4] CRISPR-Cas adalah sistem kekebalan adaptif untuk mengimbangi elemen genetik bergerak yang berevolusi seperti plasmid dan bakteriofag.[5] CRISPR-Cas memiliki tiga tahap kekebalan yaitu adaptasi, ekspresi, dan interferensi.[4] Cas4 menunjukkan aktivitas membuka gulungan DNA (unwinding), eksonuklease, dan endonuklease.[4] Dua protein Cas4 digunakan untuk mengoordinasikan pengenalan PAM, pemangkasan pra-spacer dan penghapusan overhang 3', serta integrasi DNA spacer ke dalam susunan CRISPR yang berorientasi untuk menghasilkan crRNA fungsional dengan interaksi DNA target terhadap kekebalan CRISPR.[2] Susunan tersebut merupakan sumber RNA kecil yang memandu kompleks nuklease Cas ke targetnya.[5]

Cas4 diperlukan untuk pemrosesan pra-spacer yang efisien dengan membentuk kompleks Cas4-Cas1-Cas2.[3] Dalam kompleks ini, Cas4 memotong substrat untai ganda dengan overhang 3' yang panjang melalui pemotongan endonukleolitik spesifik-situs.[4] Cas4 berinteraksi erat dengan situs aktif integrase dari Cas1, mengenali urutan PAM di dalam substrat, dan memotong dengan tepat di bagian hulunya, sehingga memastikan perolehan spacer yang fungsional.[4][3] Cas4 bertindak sebagai nuklease dan pos pemeriksaan molekuler dalam mesin adaptasi.[3] Protein Cas4 bersama Cas1-Cas2 memungkinkan urutan yang kompatibel dengan interferensi hilir untuk digabungkan.[3]

Referensi

  1. ^ a b c Zhang J, Kasciukovic T, White MF (2012-10-08). "The CRISPR associated protein Cas4 Is a 5' to 3' DNA exonuclease with an iron-sulfur cluster". PLOS ONE. 7 (10) e47232. Bibcode:2012PLoSO...747232Z. doi:10.1371/journal.pone.0047232. PMC 3466216. PMID 23056615.
  2. ^ a b c d e Shiimori M, Garrett SC, Graveley BR, Terns MP (2018-06-07). "Cas4 Nucleases Define the PAM, Length, and Orientation of DNA Fragments Integrated at CRISPR Loci". Molecular Cell (dalam bahasa English). 70 (5): 814–824.e6. doi:10.1016/j.molcel.2018.05.002. ISSN 1097-2765. PMC 5994930. PMID 29883605.{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Bahasa yang tidak diketahui (link)
  3. ^ a b c d e Lee H, Dhingra Y, Sashital DG (April 2019). "The Cas4-Cas1-Cas2 complex mediates precise prespacer processing during CRISPR adaptation". eLife. 8 e44248. doi:10.7554/eLife.44248. PMC 6519985. PMID 31021314.
  4. ^ a b c d e Lee H, Zhou Y, Taylor DW, Sashital DG (April 2018). "Cas4-Dependent Prespacer Processing Ensures High-Fidelity Programming of CRISPR Arrays". Molecular Cell. 70 (1): 48–59.e5. doi:10.1016/j.molcel.2018.03.003. PMC 5889325. PMID 29602742.
  5. ^ a b Kieper SN, Almendros C, Behler J, McKenzie RE, Nobrega FL, Haagsma AC, et al. (2018-03-27). "Cas4 Facilitates PAM-Compatible Spacer Selection during CRISPR Adaptation". Cell Reports (dalam bahasa English). 22 (13): 3377–3384. doi:10.1016/j.celrep.2018.02.103. ISSN 2211-1247. PMC 5896167. PMID 29590607.{{cite journal}}: Pemeliharaan CS1: Bahasa yang tidak diketahui (link)
Ikon rintisan

Artikel bertopik enzim ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.