Nuclear pore complexes play central roles as gatekeepers of RNA and protein transport between the cytoplasm and nucleoplasm. However, their large size and dynamic nature have impeded a full structural and functional elucidation. Here we determined the structure of the entire 552-protein nuclear pore complex of the yeast Saccharomyces cerevisiae at sub-nanometre precision by satisfying a wide range of data relating to the molecular arrangement of its constituents. The nuclear pore complex incorporates sturdy diagonal columns and connector cables attached to these columns, imbuing the structure with strength and flexibility. These cables also tie together all other elements of the nuclear pore complex, including membrane-interacting regions, outer rings and RNA-processing platforms. Inwardly directed anchors create a high density of transport factor-docking Phe-Gly repeats in the central channel, organized into distinct functional units. This integrative structure enables us to rationalize the architecture, transport mechanism and evolutionary origins of the nuclear pore complex.

ABSTRACT A series of SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) have evolved in humans during the COVID-19 pandemic—Alpha, Beta, Gamma, Delta, and Omicron. Here, we used global proteomic and genomic analyses during infection to understand the molecular responses driving VOC evolution. We discovered VOC-specific differences in viral RNA and protein expression levels, including for N, Orf6, and Orf9b, and pinpointed several viral mutations responsible. An analysis of the host response to VOC infection and comprehensive interrogation of altered virus-host protein-protein interactions revealed conserved and divergent regulation of biological pathways. For example, regulation of host translation was highly conserved, consistent with suppression of VOC replication in mice using the translation inhibitor plitidepsin. Conversely, modulation of the host inflammatory response was most divergent, where we found Alpha and Beta, but not Omicron BA.1, antagonized interferon stimulated genes (ISGs), a phenotype that correlated with differing levels of Orf6. Additionally, Delta more strongly upregulated proinflammatory genes compared to other VOCs. Systematic comparison of Omicron subvariants revealed BA.5 to have evolved enhanced ISG and proinflammatory gene suppression that similarly correlated with Orf6 expression, effects not seen in BA.4 due to a mutation that disrupts the Orf6-nuclear pore interaction. Our findings describe how VOCs have evolved to fine-tune viral protein expression and protein-protein interactions to evade both innate and adaptive immune responses, offering a likely explanation for increased transmission in humans. One sentence summary Systematic proteomic and genomic analyses of SARS-CoV-2 variants of concern reveal how variant-specific mutations alter viral gene expression, virus-host protein complexes, and the host response to infection with applications to therapy and future pandemic preparedness.

The nuclear pore complex (NPC) is the sole mediator of nucleocytoplasmic transport. Despite great advances in understanding its conserved core architecture, the peripheral regions can exhibit considerable variation within and between species. One such structure is the cage-like nuclear basket. Despite its crucial roles in mRNA surveillance and chromatin organization, an architectural understanding has remained elusive. Using in-cell cryo-electron tomography and subtomogram analysis, we explored the NPC's structural variations and the nuclear basket across fungi (yeast;

The nuclear pore complex (NPC) is the sole mediator of nucleocytoplasmic transport. Despite great advances in understanding its conserved core architecture, the peripheral regions can exhibit considerable variation within and between species. One such structure is the cage-like nuclear basket. Despite its crucial roles in mRNA surveillance and chromatin organization, an architectural understanding has remained elusive. Using in-cell cryo-electron tomography and subtomogram analysis, we explored the NPC's structural variations and the nuclear basket across fungi (yeast; S. cerevisiae), mammals (mouse; M. musculus), and protozoa (T. gondii). Using integrative structural modeling, we computed a model of the basket in yeast and mammals that revealed how a hub of nucleoporins (Nups) in the nuclear ring binds to basket-forming Mlp/Tpr proteins: the coiled-coil domains of Mlp/Tpr form the struts of the basket, while their unstructured termini constitute the basket distal densities, which potentially serve as a docking site for mRNA preprocessing before nucleocytoplasmic transport.

The HIV-1 Nef protein suppresses multiple immune surveillance mechanisms to promote viral pathogenesis and is an attractive target for the development of novel therapeutics. A key function of Nef is to remove the CD4 receptor from the cell surface by hijacking clathrin- and AP2-dependent endocytosis. However, exactly how Nef does this has been elusive. Here, we present a high-resolution crystal structure that describes the underlying mechanism. An intricate combination of conformational changes occurs in both Nef and AP2 to enable CD4 binding and downregulation. Strikingly, a pocket on Nef previously identified as crucial for recruiting class I MHC is also responsible for recruiting CD4, revealing a potential approach to inhibit two activities of Nef and sensitize the virus to immune clearance.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Cross-linking mass spectrometry (XL-MS) is a powerful technology for mapping protein-protein interactions (PPIs) at the systems-level. By covalently connecting pairs of proximal residues, cross-linking reagents provide distance restraints to infer protein conformations and interaction interfaces. While binary cross-links have been remarkably informative, multimeric cross-links can offer enhanced spatial resolution to facilitate the characterization of dynamic and heterogeneous protein complexes. However, the identification of multimeric cross-links remains extremely challenging due to fragmentation complexity and the vast expansion of database search space. Here, we present a novel trioxane-based MS-cleavable homotrifunctional cross-linker TSTO, which can target three proximal lysine residues simultaneously. Owing to its unique structure and MS-cleavability, TSTO enables fast and unambiguous identification of cross-linked peptides using LC-MS

Summary Mycobacterium tuberculosis is currently the leading cause of death by any bacterial infection 1 . The mycolic acid layer of the cell wall is essential for viability and virulence, and the enzymes responsible for its synthesis are therefore front line targets for antimycobacterial drug development 2,3 . Polyketide synthase 13 (Pks13) is a module comprised of a closely symmetric parallel dimer of chains, each encoding several enzymatic and transport functions, that carries out the condensation of two different very long chain fatty acids to produce mycolic acids that are essential components of the mycobacterial cell wall. Consequently individual enzymatic domains of Pks13 are targets for antimycobacterial drug development 4 . To understand this machinery, we sought to determine the structure and domain trajectories of the dimeric multi-enzyme Pks13, a 2×198,426 Dalton complex, from protein purified endogenously from mycobacteria under normal growth conditions, to capture it with normal substrates bound trapped ‘in action’. Structures of the multi-domain assembly revealed by cryogenic electron microscopy (cryoEM) define the ketosynthase (KS), linker, and acyltransferase (AT) domains, each at atomic resolution (1.8Å), with bound substrates defined at 2.4Å and 2.9Å resolution. Image classification reveals two distinct structures with alternate locations of the N-terminal acyl carrier protein (termed ACP1a, ACP1b) seen at 3.6Å and 4.6Å resolution respectively. These two structures suggest plausible intermediate states, related by a ~60Å movement of ACP1, on the pathway for substrate delivery from the fatty acyl-ACP ligase (FadD32) to the ketosynthase domain. The linking sequence between ACP1 and the KS includes an 11 amino acid sequence with 6 negatively charged side chains that lies in different positively charged grooves on the KS in ACP1a versus ACP1b structures. This charge complementarity between the extended chain and the grooves suggests some stabilization of these two distinct orientations. Other domains are visible at lower resolution and indicate flexibility relative to the KS-AT core. The chemical structures of three bound endogenous long chain fatty acid substrates with their proximal regions defined in the structures were determined by electrospray ionization mass spectrometry. The domain proximities were probed by chemical cross-linking and identified by mass spectrometry. These were incorporated into integrative structure modeling to define multiple domain configurations that transport the very long fatty acid chains throughout the multistep Pks13 mediated synthetic pathway.

Abstract The positive transcription elongation factor b (P-TEFb) is a critical co-activator for transcription of most cellular and viral genes, including those of HIV. While P-TEFb is regulated by 7SK snRNA in proliferating cells, it is absent in quiescent and terminally differentiated cells, which has remained unexplored. In these cells, we found that CycT1 not bound to CDK9 is rapidly degraded. Moreover, productive CycT1:CDK9 interactions require phosphorylation of two threonine residues (Thr143 and Thr149) in CycT1 by PKC. Conversely, PP1 dephosphorylates these sites. Thus, PKC inhibitors or removal of PKC by chronic activation results in P-TEFb disassembly and CycT1 degradation. This finding not only recapitulates P-TEFb depletion in resting CD4+ T cells but also in anergic T cells. Importantly, our studies reveal mechanisms of P-TEFb inactivation underlying T cell quiescence, anergy, and exhaustion as well as proviral latency and terminal differentiation of cells.

Nuclear Pore Complexes (NPCs) mediate the nucleocytoplasmic transport of macromolecules. Here we provide a structure of the yeast NPC in which the inner ring is resolved by cryo-EM at - helical resolution to show how flexible connectors tie together different structural and functional layers in the spoke. These connectors are targets for phosphorylation and regulated disassembly in cells with an open mitosis. Moreover, some nucleoporin pairs and karyopherins have similar interaction motifs, which suggests an evolutionary and mechanistic link between assembly and transport. We also provide evidence for three major NPC variants that foreshadow functional specializations at the nuclear periphery. Cryo-electron tomography extended these studies to provide a comprehensive model of the in situ NPC with a radially-expanded inner ring. Our model reveals novel features of the central transporter and nuclear basket, suggests a role for the lumenal ring in restricting dilation and highlights the structural plasticity required for transport by the NPC.