The action of 1α,25-dihydroxyvitamin D3 is mediated by its nuclear receptor (VDR), a ligand-dependent transcription regulator. We report the 1.8 Å resolution crystal structure of the complex between a VDR ligand-binding domain (LBD) construct lacking the highly variable VDR-specific insertion domain and vitamin D. The construct exhibits the same binding affinity for vitamin D and transactivation ability as the wild-type protein, showing that the N-terminal part of the LBD is essential for its structural and functional integrity while the large insertion peptide is dispensable. The structure reveals the active conformation of the bound ligand and allows understanding of the different binding properties of some synthetic analogs.

Recent advances in the field of electron cryomicroscopy (cryo-EM) have resulted in a rapidly increasing number of atomic models of biomacromolecules that have been solved using this technique and deposited in the Protein Data Bank and the Electron Microscopy Data Bank. Similar to macromolecular crystallography, validation tools for these models and maps are required. While some of these validation tools may be borrowed from crystallography, new methods specifically designed for cryo-EM validation are required. Here, new computational methods and tools implemented in PHENIX are discussed, including d 99 to estimate resolution, phenix.auto_sharpen to improve maps and phenix.mtriage to analyze cryo-EM maps. It is suggested that cryo-EM half-maps and masks should be deposited to facilitate the evaluation and validation of cryo-EM-derived atomic models and maps. The application of these tools to deposited cryo-EM atomic models and maps is also presented.

N6-Methyladenosine (m6A) RNA modification is present in messenger RNAs (mRNA), ribosomal RNAs (rRNA), and spliceosomal RNAs (snRNA) in humans. Although mRNA m6A modifications have been extensively studied and shown to play critical roles in many cellular processes, the identity of m6A methyltransferases for rRNAs and the function of rRNA m6A modifications are unknown. Here we report a new m6A methyltransferase, ZCCHC4, which primarily methylates human 28S rRNA and also interacts with a subset of mRNAs. ZCCHC4 knockout eliminates m6A4220 modification in 28S rRNA, reduces global translation, and inhibits cell proliferation. We also find that ZCCHC4 protein is overexpressed in hepatocellular carcinoma tumors, and ZCCHC4 knockout significantly reduces tumor size in a xenograft mouse model. Our results highlight the functional significance of an rRNA m6A modification in translation and in tumor biology. ZCCHC4 was identified as a mammalian ribosome RNA (rRNA) N6-methyladenosine (m6A) writer protein that installs m6A 4220 in 28S rRNA. 28S rRNA methylation affects global translation and cell growth and contributes to tumorigenesis in cancer cells.

Septins are filamentous nucleotide-binding proteins which can associate with membranes in a curvature-dependent manner leading to structural remodelling and barrier formation. Ciona intestinalis, a model for exploring the development and evolution of the chordate lineage, has only four septin-coding genes within its genome. These represent orthologues of the four classical mammalian subgroups, making it a minimalist non-redundant model for studying the modular assembly of septins into linear oligomers and thereby filamentous polymers. Here, we show that C. intestinalis septins present a similar biochemistry to their human orthologues and also provide the cryo-EM structures of an octamer, a hexamer and a tetrameric sub-complex. The octamer, which has the canonical arrangement (2-6-7-9-9-7-6-2) clearly shows an exposed NC-interface at its termini enabling copolymerization with hexamers into mixed filaments. Indeed, only combinations of septins which had CiSEPT2 occupying the terminal position were able to assemble into filaments via NC-interface association. The CiSEPT7-CiSEPT9 tetramer is the smallest septin particle to be solved by Cryo-EM to date and its good resolution (2.7Å) provides a well-defined view of the central NC-interface. On the other hand, the CiSEPT7-CiSEPT9 G-interface shows signs of fragility permitting toggling between hexamers and octamers, similar to that seen in human septins but not in yeast. The new structures provide insights concerning the molecular mechanism for cross-talk between adjacent interfaces. This indicates that C. intestinalis may represent a valuable tool for future studies, fulfilling the requirements of a complete but simpler system to understand the mechanisms behind the assembly and dynamics of septin filaments.

Single-molecule localization microscopy (SMLM) can play an important role in integrated structural biology approaches for example at the interface of cryo electron microscopy (cryo-EM), X-ray crystallography, NMR and fluorescence imaging to identify, localize and determine the 3D structure of cellular structures. While many tools exist for the 3D analysis and visualisation of crystal or cryo-EM structures little exists for 3D SMLM data which can provide fascinating insights but are particularly challenging to analyze in three dimensions especially in a dense cellular context. We developed 3DClusterViSu, a method based on 3D Voronoi tessellations that allows local density estimation, segmentation & quantification of 3D SMLM data and visualization of protein clusters within a 3D tool. We show its robust performance on microtubules and histone proteins H2B and CENP-A with distinct spatial distributions. 3DClusterViSu will favor multi-scale and multi-resolution synergies to allow integrating molecular and cellular levels in the analysis of macromolecular complexes.

ABSTRACT rRNA modifications play crucial roles in fine-tuning the delicate balance between translation speed and accuracy, yet the underlying mechanisms remain elusive. Comparative analysis of the ribosomal RNA modifications in taxonomically distant bacteria could help define their general as well as species-specific roles. In this study, we identified a new methyltransferase, RlmQ, in Staphylococcus aureus responsible for the Gram-positive specific m 7 G2601, which is not modified in E. coli (G2574). We also demonstrate the absence of methylation on C1989, equivalent to E. coli C1962, which is methylated at position 5 by the Gram-negative specific RlmI methyltransferase, a paralogue of RlmQ. Both modifications ( S. aureus m 7 G2601 and E. coli m 5 C1962) are situated within the same tRNA accommodation corridor, hinting at a potential shared function in translation. Inactivation of S. aureus rlmQ causes the loss of methylation at G2601 and significantly impacts growth, cytotoxicity, and biofilm formation. These findings unravel the intricate connections between rRNA modifications, translation, and virulence in pathogenic Gram-positive bacteria.

Recent advances in the field of electron cryo-microscopy (cryo-EM) have resulted in a rapidly increasing number of atomic models of bio-macromolecules solved using this technique and deposited in the Protein Data Bank and the Electron Microscopy Data Bank. Similar to macromolecular crystallography, validation tools for these models and maps are required. While some of these validation tools may be borrowed from crystallography, new methods specifically for cryo-EM validation are required. We discuss new computational methods and tools implemented in Phenix, including d99 to estimate resolution, phenix.auto_sharpen to improve maps, and phenix.mtriage to analyze cryo-EM maps. We suggest that cryo-EM half-maps and masks are deposited to facilitate evaluation and validation of cryo-EM derived atomic models and maps. We also present the application of these tools to deposited cryo-EM atomic models and maps.

Abstract Single molecule localization microscopy (SMLM) with a dichroic image splitter can provide invaluable multi-color information regarding colocalization of individual molecules, but it often suffers from technical limitations. So far, demixing algorithms give suboptimal results in terms of localization precision and correction of chromatic aberrations. Here we present an image splitter based multi-color SMLM method (splitSMLM) that offers much improved localization precision & drift correction, compensation of chromatic aberrations, and optimized performance of fluorophores in a specific buffer to equalize their reactivation rates for simultaneous imaging. A novel spectral demixing algorithm, SplitViSu, fully preserves localization precision with essentially no data loss and corrects chromatic aberrations at the nanometer scale. Multi-color performance is further improved by using optimized fluorophore and filter combinations. Applied to three-color imaging of the nuclear pore complex (NPC), this method provides a refined positioning of the individual NPC proteins and reveals that Pom121 clusters act as NPC deposition loci, hence illustrating strength and general applicability of the method.

Apart from their antimicrobial properties, tetracyclines demonstrate clinically validated effects in the amelioration of pathological inflammation and human cancer. Delineation of the target(s) and mechanism(s) responsible for these effects, however, has remained elusive. Here, employing quantitative mass spectrometry-based proteomics, we identified human 80S ribosomes as targets of the tetracyclines Col-3 and doxycycline. We then developed in cell click selective crosslinking with RNA sequence profiling (icCL-Seq) to map binding sites for these tetracyclines on key human rRNA substructures at nucleotide resolution. Importantly, we found that structurally and phenotypically variant tetracycline analogs could chemically discriminate these rRNA binding sites. We also found that tetracyclines both subtly modify human ribosomal translation and selectively activate the cellular integrated stress response (ISR). Together, the data reveal that targeting of specific rRNA substructures, activation of the ISR, and inhibition of translation are correlated with the anti-proliferative properties of tetracyclines in human cancer cell lines.