Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
MD
Miles Dickinson
Author with expertise in Coronavirus Disease 2019 Research
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
13
(77% Open Access)
Cited by:
1,138
h-index:
14
/
i10-index:
15
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
49

CryoEM and AI reveal a structure of SARS-CoV-2 Nsp2, a multifunctional protein involved in key host processes

Meghna Gupta et al.May 12, 2021
Abstract The SARS-CoV-2 protein Nsp2 has been implicated in a wide range of viral processes, but its exact functions, and the structural basis of those functions, remain unknown. Here, we report an atomic model for full-length Nsp2 obtained by combining cryo-electron microscopy with deep learning-based structure prediction from AlphaFold2. The resulting structure reveals a highly-conserved zinc ion-binding site, suggesting a role for Nsp2 in RNA binding. Mapping emerging mutations from variants of SARS-CoV-2 on the resulting structure shows potential host-Nsp2 interaction regions. Using structural analysis together with affinity tagged purification mass spectrometry experiments, we identify Nsp2 mutants that are unable to interact with the actin-nucleation-promoting WASH protein complex or with GIGYF2, an inhibitor of translation initiation and modulator of ribosome-associated quality control. Our work suggests a potential role of Nsp2 in linking viral transcription within the viral replication-transcription complexes (RTC) to the translation initiation of the viral message. Collectively, the structure reported here, combined with mutant interaction mapping, provides a foundation for functional studies of this evolutionary conserved coronavirus protein and may assist future drug design.
49
Citation57
0
Save
38

DASH/Dam1 complex mutants stabilize ploidy by weakening kinetochore-microtubule attachments

Max Haase et al.Sep 28, 2022
Forcing budding yeast to chromatinize their DNA with human histones manifests an abrupt fitness cost. We previously proposed chromosomal aneuploidy and missense mutations as two potential modes of adaptation to histone humanization. Here we show that aneuploidy in histone-humanized yeasts is specific to a subset of chromosomes, defined by their centromeric evolutionary origins, however, they are not adaptive. Instead we show that a set of missense mutations in outer kinetochore proteins drive adaptation to human histones. Further, we characterize the molecular mechanism of two mutants of the outer kinetochore DASH/Dam1 complex, which reduce aneuploidy by suppression of chromosome instability. Molecular modeling and biochemical experiments show that these two mutants likely disrupt a conserved oligomerization interface thereby weakening microtubule attachments. Lastly, we show that one mutant, DAD1 E50D , while suppressing chromosome instability in mitosis, leads to gross defects in meiosis. In sum, our data show how a set of point mutations evolved in the histone-humanized yeasts to counterbalance human histone induced chromosomal instability through weakening microtubule interactions, eventually promoting a return to euploidy.
1

Vicia faba TPC1, a genetically encoded variant of the vacuole Two Pore Channel 1, is hyperexcitable

Jinping Lu et al.Dec 23, 2021
Abstract To fire action-potential-like electrical signals, the vacuole membrane requires the depolarization-activated two-pore channel TPC1, also called S lowly activating V acuolar SV channel. The TPC1/SV channel, encoded by the TPC1 gene, functions as a voltage-dependent and Ca 2+ -regulated potassium channel. TPC1 currents are activated by a rise in cytoplasmic Ca 2+ but inhibited by luminal Ca 2+ . In search for species-dependent functional TPC1 channel variants, we studied polymorphic amino acids contributing to luminal Ca 2+ sensitivity. We found that the acidic residues E457, E605 and D606 of the Ca 2+ -sensitive Arabidopsis AtTPC1 channel were neutralized by either asparagine or alanine in Vicia faba and many other Fabaceae as well. When expressed in the Arabidopsis loss-of-AtTPC1 function background, the wild type VfTPC1 was hypersensitive to vacuole depolarization and insensitive to blocking luminal Ca 2+ . When AtTPC1 was mutated for the three VfTPC1-homologous polymorphic site residues, the Arabidopsis At-VfTPC1 channel mutant gained VfTPC1-like voltage and luminal Ca 2+ insensitivity that together made vacuoles hyperexcitable. These findings indicate that natural TPC1 channel variants in plant families exist which differ in vacuole excitability and very likely respond to changes in environmental settings of their ecological niche. Significance statement Vacuolar electrical excitability and stress-related Ca 2+ signaling depends on the activity of the vacuolar cation channel TPC1. Until now, the regulatory features of AtTPC1 from the model plant Arabidopsis thaliana was believed to apply to the TPC1 channels of other species. However, here we now show that, surprisingly, the VfTPC1 channel of the economic broad bean, in contrast to AtTPC1, proves to be hyperactive and confers hyperexcitability to the vacuole. The different gating behavior is most likely related to an impaired Ca 2+ sensor site in the vacuolar pore vestibule, rising the probability to open at more negative membrane voltages. These natural variants of the TPC1 channel could help the plant adapt and respond to environmental challenges.
0

Priming Enzymes from the Pikromycin Synthase Reveal How Assembly Line Ketosynthases Catalyze Carbon-Carbon Chemistry

Miles Dickinson et al.Jan 1, 2022
The first domain of modular polyketide synthases (PKSs) is most commonly a ketosynthase (KS)-like enzyme, KSQ, that primes polyketide synthesis. Unlike downstream, chain-extending KSs that usually fuse α-carboxyacyl groups to growing polyketide chains, it performs an extension-decoupled decarboxylation of these groups to generate primer units. When Pik127, a model triketide synthase constructed from modules of the pikromycin synthase, was studied by cryogenic electron microscopy (cryo-EM), the dimeric didomain comprised of KSQ and the neighboring methylmalonyl-selective acyltransferase (AT) dominated the class averages. KSQ was reconstructed at 2.48-Å resolution, and AT was locally refined to 2.77-Å resolution. Comparisons with related ketosynthases covalently bound to their substrates revealed the conformation of the (2S)-methylmalonyl-S-phosphopantetheinyl portion of KSQ and KS substrates prior to decarboxylation. Histidine side chains activate the thioester oxygen as an electron sink to liberate carbon dioxide and form a reactive cis-enolate. In KSQs the resulting enolate is adjacent to the eponymous glutamine, whereas in KSs it is adjacent to an acylated cysteine and in an ideal position to attack its thioester to generate a β-ketoacyl product with inverted configuration at the α-carbon. An AT-swapped version of Pik127 demonstrates that the pikromycin KSQ can also decarboxylate malonyl groups, while an alanine point mutant of the eponymous glutamine is an order of magnitude less active.
28

Structure and dynamics of the essential endogenous mycobacterial polyketide synthase Pks13

Sun Kim et al.Jan 28, 2023
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.
Load More