ja Fok1

利用可能な蛋白質構造:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
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Fok1のC末端ドメイン
	DNAと結合したFok1(PDB 1fok)
識別子
略号	Endonuc-Fok1_C
Pfam	PF09254
Pfam clan	CL0415
InterPro	IPR015334
SCOP	2fok
SUPERFAMILY	2fok
利用可能な蛋白質構造:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
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Fok1（Fok-1）とは、Flavobacterium okeanokoitesに自然に見られる酵素であり、N末端のDNA結合ドメインとC末端の非特異的DNA切断ドメインからなるIIS型制限酵素である^[2]。分子量は65.4 kDaであり、587アミノ酸で構成される。Fok1がそのDNA結合ドメインによりDNA上の認識配列5'-GGATG-3'にて二本鎖DNAに結合すると、Fok1のDNA切断ドメインが活性化され、配列特異性なしに、認識部位に最も近い位置にあるヌクレオチド、片方のDNA鎖の9ヌクレオチド下流およびもう片方のDNA鎖の13ヌクレオチド上流を切断する^[3]。

DNA結合ドメイン

認識ドメインは、ヘリックスターンヘリックスを含むカタボライト遺伝子活性化タンパク質のDNA結合ドメインに進化的に関連する3つのサブドメイン（D1、D2、D3）で構成される^[3]。

DNA切断ドメイン

DNA切断は非特異的切断ドメインによって行われる^[4]。このドメインでは、切断ドメインの平行ヘリックスα4およびα5とループP1およびP2によって二量体化形成面が形成される^[3]。

活性化

Fok1がDNAと結合していないとき、DNA切断ドメインはDNA結合ドメインによって隔離されている。DNA結合ドメインが標的DNAの認識部位に結合すると、DNA結合ドメインの立体構造が変化することによってDNA切断ドメインが開放される。認識ドメインが配列特異的にDNAに結合し、かつマグネシウムイオンが存在する場合、二量体化によって切断が起こる^[4]。

利用

Fok1のDNA切断ドメインは、研究目的にて、ジンクフィンガー（ジンクフィンガーヌクレアーゼを参照）^[2]や不活性Cas9^[5]^[6]^[7]などのさまざまなDNA結合ドメインと組み合わせて使用されている^[7]。

脚注

[脚注の使い方]

^ Aggarwal, A. K.; Wah, D. A.; Hirsch, J. A.; Dorner, L. F.; Schildkraut, I. (1997). “Structure of the multimodular endonuclease Fok1 bound to DNA”. Nature 388 (6637): 97–100. doi:10.1038/40446. PMID 9214510.
^ ^a ^b “Zinc finger nucleases: custom-designed molecular scissors for genome engineering of plant and mammalian cells”. Nucleic Acids Res 33 (18): 5978–90. (2005). doi:10.1093/nar/gki912. PMC 1270952. PMID 16251401.
^ ^a ^b ^c Wah, D. A.; Bitinaite, J.; Schildkraut, I.; Aggarwal, A. K. (1998). “Structure of Fok1 has implications for DNA cleavage”. Proc Natl Acad Sci USA 95 (18): 10564–9. doi:10.1073/pnas.95.18.10564. PMC 27934. PMID 9724743.
^ ^a ^b Bitinaite, J.; Wah, D. A.; Aggarwal, A. K.; Schildkraut, I. (1998). “Fok1 dimerization is required for DNA cleavage”. Proc Natl Acad Sci USA 95 (18): 10570–5. doi:10.1073/pnas.95.18.10570. PMC 27935. PMID 9724744.
^ Tsai, S. Q. et al. (2014). Dimeric CRISPR RNA-guided Fok1 nucleases for highly specific genome editing. Nature Biotechnol. 32, 569–576 doi:10.1038/nbt.2908
^ Guilinger, J. P., Thompson, D. B. & Liu, D. R. (2014). Fusion of catalytically inactive Cas9 to Fok1 nuclease improves the specificity of genome modification. Nature Biotechnol. 32, 577–582 doi:10.1038/nbt.2909
^ ^a ^b Wyvekens, N., Topkar, V. V., Khayter, C., Joung, J. K. & Tsai, S. Q. (2015). Dimeric CRISPR RNA-guided Fok1-dCas9 nucleases directed by truncated gRNAs for highly specific genome editing. Hum. Gene Ther. 26, 425–431 doi:10.1089/hum.2015.084

[1] Aggarwal, A. K.; Wah, D. A.; Hirsch, J. A.; Dorner, L. F.; Schildkraut, I. (1997). “Structure of the multimodular endonuclease Fok1 bound to DNA”. Nature 388 (6637): 97–100. doi:10.1038/40446. PMID 9214510.

[Durai_2005-2] “Zinc finger nucleases: custom-designed molecular scissors for genome engineering of plant and mammalian cells”. Nucleic Acids Res 33 (18): 5978–90. (2005). doi:10.1093/nar/gki912. PMC 1270952. PMID 16251401.

[Wah_1998-3] Wah, D. A.; Bitinaite, J.; Schildkraut, I.; Aggarwal, A. K. (1998). “Structure of Fok1 has implications for DNA cleavage”. Proc Natl Acad Sci USA 95 (18): 10564–9. doi:10.1073/pnas.95.18.10564. PMC 27934. PMID 9724743.

[Bitinaite_1998-4] Bitinaite, J.; Wah, D. A.; Aggarwal, A. K.; Schildkraut, I. (1998). “Fok1 dimerization is required for DNA cleavage”. Proc Natl Acad Sci USA 95 (18): 10570–5. doi:10.1073/pnas.95.18.10570. PMC 27935. PMID 9724744.

[5] Tsai, S. Q. et al. (2014). Dimeric CRISPR RNA-guided Fok1 nucleases for highly specific genome editing. Nature Biotechnol. 32, 569–576 doi:10.1038/nbt.2908

[6] Guilinger, J. P., Thompson, D. B. & Liu, D. R. (2014). Fusion of catalytically inactive Cas9 to Fok1 nuclease improves the specificity of genome modification. Nature Biotechnol. 32, 577–582 doi:10.1038/nbt.2909

[Wyvekens_2015-7] Wyvekens, N., Topkar, V. V., Khayter, C., Joung, J. K. & Tsai, S. Q. (2015). Dimeric CRISPR RNA-guided Fok1-dCas9 nucleases directed by truncated gRNAs for highly specific genome editing. Hum. Gene Ther. 26, 425–431 doi:10.1089/hum.2015.084

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