The COVID-19 pandemic, caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is a grave threat to public health and the global economy. SARS-CoV-2 is closely related to the more lethal but less transmissible coronaviruses SARS-CoV-1 and Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV). Here, we have carried out comparative viral-human protein-protein interaction and viral protein localization analyses for all three viruses. Subsequent functional genetic screening identified host factors that functionally impinge on coronavirus proliferation, including Tom70, a mitochondrial chaperone protein that interacts with both SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2 ORF9b, an interaction we structurally characterized using cryo-electron microscopy. Combining genetically validated host factors with both COVID-19 patient genetic data and medical billing records identified molecular mechanisms and potential drug treatments that merit further molecular and clinical study.

Nanobodies that neutralize Monoclonal antibodies that bind to the spike protein of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) show therapeutic promise but must be produced in mammalian cells and need to be delivered intravenously. By contrast, single-domain antibodies called nanobodies can be produced in bacteria or yeast, and their stability may enable aerosol delivery. Two papers now report nanobodies that bind tightly to spike and efficiently neutralize SARS-CoV-2 in cells. Schoof et al. screened a yeast surface display of synthetic nanobodies and Xiang et al. screened anti-spike nanobodies produced by a llama. Both groups identified highly potent nanobodies that lock the spike protein in an inactive conformation. Multivalent constructs of selected nanobodies achieved even more potent neutralization. Science , this issue p. 1473 , p. 1479

The mitochondrial chaperonin, mtHsp60, promotes the folding of newly imported and transiently misfolded proteins in the mitochondrial matrix, assisted by its co-chaperone mtHsp10. Despite its essential role in mitochondrial proteostasis, structural insights into how this chaperonin binds to clients and progresses through its ATP-dependent reaction cycle are not clear. Here, we determined cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures of a hyperstable disease-associated mtHsp60 mutant, V72I, at three stages in this cycle. Unexpectedly, client density is identified in all states, revealing interactions with mtHsp60's apical domains and C-termini that coordinate client positioning in the folding chamber. We further identify a striking asymmetric arrangement of the apical domains in the ATP state, in which an alternating up/down configuration positions interaction surfaces for simultaneous recruitment of mtHsp10 and client retention. Client is then fully encapsulated in mtHsp60/mtHsp10, revealing prominent contacts at two discrete sites that potentially support maturation. These results identify a new role for the apical domains in coordinating client capture and progression through the cycle, and suggest a conserved mechanism of group I chaperonin function.

p97/VCP is an essential cytosolic AAA+ ATPase hexamer that extracts and unfolds substrate polypeptides during protein homeostasis and degradation. Distinct sets of p97 adapters guide cellular functions but their roles in direct control of the hexamer are unclear. The UBXD1 adapter localizes with p97 in critical mitochondria and lysosome clearance pathways and contains multiple p97-interacting domains. We identify UBXD1 as a potent p97 ATPase inhibitor and report structures of intact p97:UBXD1 complexes that reveal extensive UBXD1 contacts across p97 and an asymmetric remodeling of the hexamer. Conserved VIM, UBX, and PUB domains tether adjacent protomers while a connecting strand forms an N-terminal domain lariat with a helix wedged at the interprotomer interface. An additional VIM-connecting helix binds along the second AAA+ domain. Together these contacts split the hexamer into a ring-open conformation. Structures, mutagenesis, and comparisons to other adapters further reveal how adapters containing conserved p97-remodeling motifs regulate p97 ATPase activity and structure.