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原核生物は獲得免疫機構CRISPR-Casシステムを利用してウイルスの感染から身を守っている。Cmr複合体は6種類のタンパク質（Cmr1～Cmr6）とcrRNAからなるエフェクター複合体で、ガイド配列と相補的なウイルスRNAを分解する。今年度は、Cmr複合体の作動原理を解明するために、その機能構造解析を行った。まず、Cmr複合体を再構成し、標的類似体との複合体の結晶構造を決定した。その結果、Cmr複合体にらせん状の溝が形成され、そこにcrRNAが配置されていることが分かった。標的類似体は、この溝に沿ってcrRNAのガイド配列に相補的に捕捉されていた。crRNAのガイド領域と標的類似体は2本鎖を形成していたが、核酸の一般的な2重らせん構造とは異なり、ほどけたリボン状であった。これは、Cmr4が持つ特徴的なループ領域が、6塩基対ごとに2本鎖の間に割って入り、塩基対の形成を周期的に阻害しているためである。Cmr複合体は3分子のCmr4を含むため、ガイド領域と標的の2本鎖は3カ所で塩基対の形成が阻害され、標的RNAの構造が大きく歪んで不安定化していた。生化学的な実験から、Cmr複合体は6 nt周期でこれら3カ所を切断することが分かった。crRNAの5’側に存在するタグ配列はCmr3に認識され、複合体中で固定化されていた。このため、Cmr複合体はcrRNAの5’側から数えて一定距離にある14番目、20番目、26番目の塩基対の形成を阻害し、標的RNAを6 nt周期で切断する。crRNAのタグ配列はヌクレオチドの配列に依存してCmr3によって認識されていたが、ガイド配列とCmrタンパク質との間の結合は、ガイド部分の配列に依存しないことが分かった。したがって、Cmr複合体は、任意のガイド配列をもったcrRNAと結合でき、さまざまな標的RNAを捕捉し分解することが明らかとなった。
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