NSMB | 张楹团队解析DNA拓扑结构调控PAM识别机制

背景：DNA拓扑结构是双链DNA的三维空间构象，在基因调控中起关键作用，但不同拓扑状态如何影响DNA结合蛋白功能仍不清楚。研究目的：本研究旨在阐明DNA拓扑结构如何调控Cas9对PAM的识别机制，特别是以AtCas9为例，解析其在欠缠绕DNA条件下近乎无PAM限制的分子基础。结论：通过冷冻电镜解析AtCas9结合不同拓扑状态DNA的复合物结构，发现欠缠绕DNA可诱导AtCas9形成更扩展的构象，并解除PAM区域的空间限制，使Cas9从依赖碱基特异性识别转向与DNA磷酸骨架的非特异性结合，从而放宽了PAM识别限制。该机制在TypeII-C型Cas9中具有保守性，为开发拓扑依赖的基因编辑工具提供了新思路。研究表明，DNA拓扑状态是调控蛋白-DNA相互作用的重要因素。