The adipocyte-derived hormone adiponectin seems to protect from insulin resistance, a key factor in the pathogenesis of type 2 diabetes. Genome-wide scans have mapped a susceptibility locus for type 2 diabetes and the metabolic syndrome to chromosome 3q27, where the adiponectin gene is located. A common silent T-G exchange in nucleotide 94 (exon 2) of the adiponectin gene has been associated with increased circulating adiponectin levels. Metabolic abnormalities associated with the G allele have not been reported. We therefore assessed whether this polymorphism alters insulin sensitivity and/or measures of obesity using the Tübingen Family Study database (prevalence of the G allele, 28%). In 371 nondiabetic individuals, we found a significantly greater BMI in GG + GT (25.5 ± 0.7 kg/m2) compared with TT (24.1 ± 0.3 kg/m2; P = 0.02). Insulin sensitivity (determined by euglycemic clamp, n = 209) was significantly lower in GG + GT (0.089 ± 0.007 units) compared with TT (0.112 ± 0.005 units; P = 0.02). This difference disappeared completely on adjustment for BMI. Because our population contains a relatively high proportion of first-degree relatives of patients with type 2 diabetes, we stratified by family history (FHD). Much to our surprise, the genotype differences in BMI and insulin sensitivity in the whole population were attributable entirely to differences in the subgroup without FHD, whereas in the subgroup with FHD, the G allele had absolutely no effect. Moreover, individuals without FHD had a significantly lower BMI than individuals with FHD (25.2 ± 0.4 vs. 26.2 ± 0.5 kg/m2; P = 0.01), which was not the case for the GG + GT subgroup without FHD (27.0 ± 0.9 kg/m2; NS). This suggests that in individuals without familial predisposition for type 2 diabetes, the adiponectin polymorphism may mildly increase the obesity risk (and secondarily insulin resistance). In contrast, in individuals who are already burdened by other genetic factors, this small effect may be very hard to detect.

Viruses interact with numerous host factors to facilitate viral replication and to dampen antiviral defense mechanisms. We currently have a limited mechanistic understanding of how SARS-CoV-2 binds host factors and the functional role of these interactions. Here, we uncover a novel interaction between the viral NSP3 protein and the fragile X mental retardation proteins (FMRPs: FMR1 and FXR1-2). SARS-CoV-2 NSP3 mutant viruses preventing FMRP binding have attenuated replication in vitro and have delayed disease onset in vivo. We show that a unique peptide motif in NSP3 binds directly to the two central KH domains of FMRPs and that this interaction is disrupted by the I304N mutation found in a patient with fragile X syndrome. NSP3 binding to FMRPs disrupts their interaction with the stress granule component UBAP2L through direct competition with a peptide motif in UBAP2L to prevent FMRP incorporation into stress granules. Collectively, our results provide novel insight into how SARS-CoV-2 hijacks host cell proteins for efficient infection and provides molecular insight to the possible underlying molecular defects in fragile X syndrome.

The inheritance of parental histones across the replication fork is thought to mediate epigenetic memory. Here, we reveal that fission yeast Mrc1 (CLASPIN in humans) binds H3-H4 tetramers and operates as a central coordinator of symmetric parental histone inheritance. Mrc1 mutants in a key connector domain disrupted segregation of parental histones to the lagging strand comparable to Mcm2 histone-binding mutants. Both mutants showed clonal and asymmetric loss of H3K9me-mediated gene silencing. AlphaFold predicted co-chaperoning of H3-H4 tetramers by Mrc1 and Mcm2, with the Mrc1 connector domain bridging histone and Mcm2 binding. Biochemical and functional analysis validated this model and revealed a duality in Mrc1 function: disabling histone binding in the connector domain disrupted lagging-strand recycling while another histone-binding mutation impaired leading strand recycling. We propose that Mrc1 toggles histones between the lagging and leading strand recycling pathways, in part by intra-replisome co-chaperoning, to ensure epigenetic transmission to both daughter cells.

Abstract PP2A is an abundant phosphoprotein phosphatase that acts as a tumor suppressor. For this reason, compounds able to activate PP2A are attractive anticancer agents. The small molecule compounds iHAP1 and DT-061 have recently been reported by Leonard et al. (2020) and Morita et al. (2020) in Cell to selectively stabilize specific PP2A-B56 complexes which mediate cell killing. Here, we show that this is not the case and question key findings in these papers. Through genome wide CRISPR-Cas9 screens, we uncover the biological pathways targeted by these compounds. We find that iHAP1 directly blocks microtubule assembly both in vitro and in vivo and thus acts as a microtubule poison. In contrast, DT-061 disrupts both the Golgi apparatus and the endoplasmic reticulum and we directly visualize DT-061 in cytoplasmic granules that co-localize with Golgi markers. Our work demonstrates that iHAP1 and DT-061 cannot be used for dissecting PP2A-B56 biology.

Abstract The PP2A-B55 phosphatase regulates a plethora of signaling pathways throughout eukaryotes. How PP2A-B55 selects its substrates presents a severe knowledge gap. By integrating AlphaFold modelling with comprehensive high resolution mutational scanning, we show that α-helices in substrates bind B55 through an evolutionary conserved mechanism. Despite a large diversity in sequence and composition, these α-helices share key amino acid determinants that engage discrete hydrophobic and electrostatic patches. Using deep learning protein design, we generate a specific and potent competitive peptide inhibitor of PP2A-B55 substrate interactions. With this inhibitor, we uncover that PP2A-B55 regulates the nuclear exosome targeting complex by binding to an α-helical recruitment module in RBM7. Collectively, our findings provide a framework for the understanding and interrogation of PP2A-B55 in health and disease. One sentence summary α-helices in PP2A-B55 substrates bind a conserved pocket on B55 through a common mechanism that is conserved in eukaryotes.

SUMMARY A multitude of histone chaperones are required to protect histones after their biosynthesis until DNA deposition. They cooperate through the formation of co-chaperone complexes, but the crosstalk between nucleosome assembly pathways remains enigmatic. Using explorative interactomics approaches, we characterize the organization of the histone H3–H4 chaperones network and define the interplay between histone chaperone systems. We identify and validate several novel histone dependent complexes and predict the structure of the ASF1 and SPT2 co-chaperone complex, expanding the role of ASF1 in histone dynamics. We show that DAXX acts separately from the rest of the network, recruiting heterochromatin factors and promoting lysine 9 tri-methylation of new histone H3.3 prior to deposition onto DNA. With its functionality, DAXX provides a molecular mechanism for de novo heterochromatin assembly. Collectively, our findings provide a new framework for understanding how cells orchestrate histone supply and comply with chromatin dynamics throughout the cell cycle.

Final maturation of eukaryotic ribosomes occurs in the cytoplasm and requires the sequential removal of associated assembly factors and processing of the immature 20S pre-RNA. Using cryo-electron microscopy (cryo-EM), we have determined the structure of a cytoplasmic pre-40S particle poised to initiate final maturation at a resolution of 3.4 Å. The structure reveals the extent of conformational rearrangements of the 3′ major and 3′ minor domains of the ribosomal RNA that take place during maturation, as well as the roles of the assembly factors Enp1, Ltv1, Rio2, Tsr1, and Pno1 in the process. Altogether, we provide a structural framework for the coordination of the final maturation events that drive a pre-40S particle towards the mature form capable of engaging in translation.

The shugoshin proteins are universal protectors of centromeric cohesin during mitosis and meiosis. The binding of human Sgo1 to the PP2A-B56 phosphatase through a coiled coil (CC) region is believed to mediate cohesion protection during mitosis. Here we undertook a structure function analysis of the PP2A-B56-Sgo1 complex, revealing unanticipated aspects of complex formation and function. We establish that a highly conserved pocket of the B56 regulatory subunit is required for Sgo1 binding and cohesion protection. Consistent with this, we show that Sgo1 blocks the binding of PP2A-B56 substrates containing a canonical B56 binding motif. Surprisingly, we identify B56 and Sgo1 mutants that prevent complex formation yet support cohesion protection and normal mitotic progression. This suggests that Sgo1 and PP2A-B56 have cohesion protection activity independently of complex formation. Collectively our work provides important insight into cohesion protection during mitosis.

Summary The hexameric AAA+ ATPase p97/VCP functions as an essential mediator of ubiquitin-dependent cellular processes, extracting ubiquitylated proteins from macromolecular complexes or membranes by catalyzing their unfolding. p97 is directed to ubiquitylated client proteins via multiple cofactors, most of which interact with the p97 N-domain. Here, we discovered that FAM104A, a protein of unknown function that we named VCF1 (VCP/p97 Cofactor FAM104 1), acts as a novel p97 cofactor in human cells. Detailed structure-function studies revealed that VCF1 directly binds p97 via a conserved novel α-helical motif that recognizes the p97 N-domain with unusually high affinity, exceeding that of other cofactors. We show that VCF1 engages in joint p97 complex formation with the heterodimeric primary p97 cofactor UFD1-NPL4 and promotes p97-UFD1-NPL4-dependent proteasomal degradation of ubiquitylated substrates in cells. Mechanistically, VCF1 indirectly stimulates UFD1-NPL4 interactions with ubiquitin conjugates via its binding to p97 but has no intrinsic affinity for ubiquitin. Collectively, our findings establish VCF1 as an unconventional p97 cofactor that promotes p97-dependent protein turnover by facilitating p97-UFD1-NPL4 recruitment to ubiquitylated targets.

Abstract The support of pluripotent cells over time is an essential feature of development. In eutherian embryos, pluripotency is maintained from naïve states in peri-implantation to primed pluripotency at gastrulation. To understand how these states emerged, we reconstruct the evolutionary trajectory of the Pou5 gene family, which contains the central pluripotency factor OCT4. By coupling evolutionary sequence analysis with functional studies in mouse Embryonic Stem Cells (ESCs), we found that the ability of POU5 proteins to support pluripotency originated in the gnathostome lineage, prior to the generation of two paralogues, Pou5f1 and Pou5f3 via gene duplication. In osteichthyans, retaining both genes, the paralogues differ in their support of naïve and primed pluripotency. This specialization of these duplicates enables the diversification of function in self-renewal and differentiation. By integrating sequence evolution, ESC phenotypes, developmental contexts and structural modelling, we pinpoint OCT4 regions sufficient for naïve pluripotency and describe their adaptation over evolutionary time.