Abstract ORF7b is an accessory protein of SARS-CoV-2, the virus behind the COVID-19 pandemic. Using cell-free synthesized ORF7b, we experimentally show that ORF7b assembles into stable multimers. The ORF7b sequence shows a transmembrane segment, which multimerizes through a leucine zipper. We hypothesize that ORF7b has the potential to interfere with important cellular processes that involve leucine-zipper formation, and present two particularly striking examples. First, leucine zippers are central in heart rhythm regulation through multimerization of phospholamban in cardiomyocytes. Second, epithelial cell-cell adhesion relies on E-cadherins, which dimerize using a transmembrane leucine zipper. Most common symptoms of SARS-CoV-2 infection, including heart arrythmias, odor loss, impaired oxygen uptake and intestinal problems, up to multiorgan failure, can be rationalized by a possible interference of ORF7b with the functions of these proteins. We ask whether this is pure coincidence, or whether our observations point to disruption by ORF7b of vital processes in COVID-19.

Abstract Progress in NMR in general and in biomolecular applications in particular is driven by increasing magnetic-field strengths leading to improved resolution and sensitivity of the NMR spectra. Recently, persistent superconducting magnets at a magnetic field strength (magnetic induction) of 28.2 T corresponding to 1200 MHz proton resonance frequency became commercially available. We present here a collection of high-field NMR spectra of a variety of proteins, including molecular machines, membrane proteins and viral capsids and others. We show this large panel in order to provide an overview over a range of representative systems under study, rather than a single best performing model system. We discuss both carbon-13 and proton-detected experiments, and show that in 13 C spectra substantially higher numbers of peaks can be resolved compared to 850 MHz while for 1 H spectra the most impressive increase in resolution is observed for aliphatic side-chain resonances.

Abstract Hepatitis B virus (HBV) capsid assembly modulators (CAMs) represent a new class of anti-HBV antivirals. CAMs disturb proper nucleocapsid assembly, by inducing formation of either aberrant assemblies (CAM-A) or of apparently normal but genome-less empty capsids (CAM-E). Classical structural approaches have revealed the CAM binding sites on the capsid protein (Cp), but conformational information on the CAM-induced off-path aberrant assemblies is lacking. We show that solid-state NMR can provide such information, including for wild-type full-length Cp183, and we find that in these assemblies, the asymmetric unit comprises a single Cp molecule rather than the four quasi-equivalent conformers typical for the icosahedral T=4 symmetry of the normal HBV capsids. Furthermore, while in contrast to truncated Cp149, full-length Cp183 assemblies appear, on the mesoscopic level, unaffected by CAM-A, NMR reveals that on the molecular level, Cp183 assemblies are equally aberrant. Finally, we use a eukaryotic cell-free system to reveal how CAMs modulate capsid-RNA interactions and capsid phosphorylation. Our results establish a structural view on assembly modulation of the HBV capsid, and they provide a rationale for recently observed differences between in-cell versus in vitro capsid assembly modulation.

The loss of elasticity is a hallmark of systemic aging or genetic syndromes (e.g. cutis laxa, Williams-Beuren and supravalvular aortic stenosis) with direct consequences on tissue functions, and particularly deleterious when associated to the cardiovascular system. Tissue elasticity is mainly provided by large elastic fibers composed of supramolecular complexes of elastin and microfibrils. In arteries, the mature elastic fibers are located in the media compartment and form concentric elastic lamellar units together with the smooth muscle cells (SMCs). The main function of vascular elastic fibers is to allow extension and recoil of the vessel walls in response to the intraluminal pressure generated by the blood flow following cardiac systole. The synthesis of elastic fibers (elastogenesis) mainly occurs during the last third of fetal life with a peak in the perinatal period and then slowly decreases until the end of growth; as a result, elastic fiber repair is almost non-existent in adults. To date, no treatment exists to restore or repair deficient or degraded elastic fibers. A few pharmacological compounds have been proposed, but their efficacy/side effects balance remains very unfavorable. As an alternative strategy, we developed a synthetic elastic protein (SEP) inspired by the human tropoelastin, the elastin soluble precursor, to provide an elastic molecular prosthesis capable of integrating and reinforcing endogenous elastic fibers. The SEP was easily produced in E. coli and purified by inversed transition cycling method. The resulting 55 kDa protein recapitulates the main physicochemical properties of the tropoelastin as thermal responsiveness, intrinsically disordered structures, and spherical self-assembly. The cross-linked SEP displays linear elastic mechanical properties under uniaxial tension loads. Using a co-culture in vitro model of the endothelial barrier, our results show that SEP is able to cross the cohesive endothelial monolayer to reach underlying SMCs. Moreover, SEP is processed by SMCs through a lysyl oxidase-dependent mechanism to form fibrillar structures that colocalize with fibrillin-rich microfibrils. The SEP was further characterized in vivo through the zebrafish model. The results indicate a global innocuity on zebrafish embryos and an absence of neutrophil recruitment following injection into the yolk sac of zebrafish. Finally, intravenous injection of a fluorescent SEP highlights its deposition in the wall of tortuous vessels which persists for several days after injection of the larvae. Taken together, our results demonstrate for the first time the incorporation of a naked tropoelastin-bioinspired polypeptide in endogenous elastic fibrillar deposits from SMCs, and its recognition by the lysyl-oxidase enzymatic machinery. In absence of toxicity and proinflammatory signal combined to a long-lasting accumulation in vessels in vivo, the SEP fulfills the first prerequisites for the development of an original biotherapeutic compound addressing the repair of elastic fibers.