Abstract Motivation The emergence of large chemical repositories and combinatorial chemical spaces, coupled with high-throughput docking and generative AI, have greatly expanded the chemical diversity of small molecules for drug discovery. Selecting compounds for experimental validation requires filtering these molecules based on favourable druglike properties, such as Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion, and Toxicity (ADMET). Results We developed ADMET-AI, a machine learning platform that provides fast and accurate ADMET predictions both as a website and as a Python package. ADMET-AI has the highest average rank on the TDC ADMET Leaderboard, and it is currently the fastest web-based ADMET predictor, with a 45% reduction in time compared to the next fastest public ADMET web server. ADMET-AI can also be run locally with predictions for one million molecules taking just 3.1 h. Availability and implementation The ADMET-AI platform is freely available both as a web server at admet.ai.greenstonebio.com and as an open-source Python package for local batch prediction at github.com/swansonk14/admet_ai (also archived on Zenodo at doi.org/10.5281/zenodo.10372930). All data and models are archived on Zenodo at doi.org/10.5281/zenodo.10372418.

Reproducibility and transparency have been longstanding but significant problems for the metabolomics field. Here, we present the tidyMass project ( https://www.tidymass.org/ ), a comprehensive computational framework that can achieve the shareable and reproducible workflow needs of data processing and analysis for LC-MS-based untargeted metabolomics. TidyMass was designed based on the following strategies to address the limitations of current tools: 1) Cross-platform utility. TidyMass can be installed on all platforms; 2) Uniformity, shareability, traceability, and reproducibility. A uniform data format has been developed, specifically designed to store and manage processed metabolomics data and processing parameters, making it possible to trace the prior analysis steps and parameters; 3) Flexibility and extensibility. The modular architecture makes tidyMass a highly flexible and extensible tool, so other users can improve it and integrate it with their own pipeline easily.

Synaptic vesicles are organelles with a precisely defined protein and lipid composition

ABSTRACT Accumulation of aggregated α-synuclein (α-syn) in Lewy bodies is the pathological hallmark of Parkinson's disease (PD). Genetic mutations in lipid metabolism are causative for a subset of patients with Parkinsonism. The role of α-syn's lipid interactions in its function and aggregation is recognized, yet the specific lipids involved and how lipid metabolism issues trigger α-syn aggregation and neurodegeneration remain unclear. Here, we found that α-syn shows a preference for binding to lysophospholipids (LPLs), particularly targeting lysophosphatidylcholine (LPC) without relying on electrostatic interactions. LPC is capable of maintaining α-syn in a compact conformation, significantly reducing its propensity to aggregate both in vitro and within cellular environments. Conversely, a reduction in the production of cellular LPLs is associated with an increase in α-syn accumulation. Our work underscores the critical role of LPLs in preserving the natural conformation of α-syn to inhibit improper aggregation, and establishes a potential connection between lipid metabolic dysfunction and α-syn aggregation in PD.

Variants of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) challenge currently available COVID-19 vaccines and monoclonal antibody therapies through epitope change on the receptor binding domain of the viral spike glycoprotein. Hence, there is a specific urgent need for alternative antivirals that target processes less likely to be affected by mutation, such as the membrane fusion step of viral entry into the host cell. One such antiviral class includes peptide inhibitors which block formation of the so-called HR1HR2 six-helix bundle of the SARS-CoV-2 spike (S) protein and thus interfere with viral membrane fusion. Here we performed structural studies of the HR1HR2 bundle, revealing an extended, well-folded N-terminal region of HR2 that interacts with the HR1 triple helix. Based on this structure, we designed an extended HR2 peptide that achieves single-digit nanomolar inhibition of SARS-CoV-2 in cell-based fusion, VSV-SARS-CoV-2 chimera, and authentic SARS-CoV-2 infection assays without the need for modifications such as lipidation or chemical stapling. The peptide also strongly inhibits all major SARS-CoV-2 variants to date. This extended peptide is ~100-fold more potent than all previously published short, unmodified HR2 peptides, and it has a very long inhibition lifetime after washout in virus infection assays, suggesting that it targets a pre-hairpin intermediate of the SARS-CoV-2 S protein. Together, these results suggest that regions outside the HR2 helical region may offer new opportunities for potent peptide-derived therapeutics for SARS-CoV-2 and its variants, and even more distantly related viruses, and provide further support for the pre-hairpin intermediate of the S protein.SARS-CoV-2 infection requires fusion of viral and host membranes, mediated by the viral spike glycoprotein (S). Due to the importance of viral membrane fusion, S has been a popular target for developing vaccines and therapeutics. We discovered a simple peptide that inhibits infection by all major variants of SARS-CoV-2 with nanomolar efficacies. In marked contrast, widely used shorter peptides that lack a key N-terminal extension are about 100 x less potent than this peptide. Our results suggest that a simple peptide with a suitable sequence can be a potent and cost-effective therapeutic against COVID-19 and they provide new insights at the virus entry mechanism.

Abstract The so-called primary interface between the SNARE complex and synaptotagmin-1 (Syt1) is essential for Ca 2+ -triggered neurotransmitter release in neuronal synapses. The interacting residues of the primary interface are conserved across different species for synaptotagmins (Syt1, Syt2, Syt9), SNAP-25, and syntaxin-1A homologs involved in fast synchronous release. This Ca 2+ -independent interface forms prior to Ca 2+ -triggering and plays a role in synaptic vesicle priming. This primary interface is also conserved in the fusion machinery that is responsible for mucin granule membrane fusion. Ca 2+ stimulated mucin secretion is mediated by the SNAREs syntaxin-3, SNAP-23, VAMP8, synaptotagmin-2, and other proteins. Here, we designed and screened a series of hydrocarbon-stapled peptides consisting of SNAP-25 fragments that included some of the key residues involved in the primary interface as observed in high-resolution crystal structures. We selected a subset of four stapled peptides that were highly α-helical as assessed by circular dichroism and that inhibited both Ca 2+ -independent and Ca 2+ - triggered ensemble lipid-mixing with neuronal SNAREs and Syt1. In a single-vesicle content-mixing assay with reconstituted neuronal SNAREs and synaptotagmin-1 or with reconstituted airway SNAREs and synaptotagmin-2, the selected peptides also suppressed Ca 2+ -triggered fusion. Taken together, hydrocarbon-stapled peptides that interfere with the primary interface consequently inhibit Ca 2+ -triggered exocytosis. Our inhibitor screen suggests that these compounds may be useful to combat mucus hypersecretion that is a major cause of airway obstruction in the pathophysiology of COPD, asthma and cystic fibrosis.

Abstract Regulated delivery of AMPA receptors (AMPARs) to the postsynaptic membrane is an essential step in synaptic strength modification, and in particular, long-term potentiation (LTP). While LTP has been extensively studied using electrophysiology and light microscopy, several questions regarding the molecular mechanisms of AMPAR delivery via trafficking vesicles remain outstanding, including the gross molecular make up of AMPAR trafficking organelles and identification and location of calcium sensors required for SNARE complex-dependent membrane fusion of such trafficking vesicles with the plasma membrane. Here, we isolated AMPAR trafficking vesicles (ATVs) from whole mouse brains via immunoprecipitation and characterized them using immunoelectron microscopy, immunoblotting, and liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). We identified several proteins on ATVs that were previously found to play a role in AMPAR trafficking, including SNARES (including synaptobrevin 2), Rabs, the SM protein Munc18-1, a calcium-sensor (synaptotagmin-1), as well as several new markers, including synaptophysin and synaptogyrin on ATV membranes. Additionally, we identified two populations of ATVs based on size and molecular composition: small-diameter, synaptobrevin-2- and GluA1-containing ATVs and larger transferrin-receptor-, GluA1-, GluA2-, GluA3-containing ATVs. The smaller population of ATVs likely represents a trafficking vesicle whose fusion is essential for LTP. These findings reveal the important role of AMPAR sorting into fusion-competent trafficking vesicles that are implicated in synaptic strength modification and reveal candidates of putative effectors and regulators of AMPAR trafficking.

Vesicle associated membrane protein 2 (VAMP2) contains a conserved SNARE motif that forms helix bundles with the homologous motifs of syntaxin-1 and SNAP25 to assemble into a SNARE complex for the exocytosis of synaptic vesicles (SV). Prior to SNARE assembly, the structure of VAMP2 is unclear. Here, using in-cell NMR spectroscopy, we described the dynamic membrane association of VAMP2 SNARE motif in mammalian cells at atomic resolution, and further tracked the intracellular structural changes of VAMP2 upon the lipid environmental changes. The underlying mechanistic basis was then investigated by solution NMR combined with mass-spectrometry-based lipidomic profiling. We analyzed the lipid compositions of lipid-raft and non-raft phases of SV membrane and revealed that VAMP2 configures distinctive conformations in different phases of SV membrane. The phase of cholesterol-rich lipid rafts could largely weaken the association of SNARE motif with SV membrane and thus, facilitate vesicle docking; While in the non-raft phase, the SNARE motif tends to hibernate on SV membrane with minor activity. Our work provides a spatial regulation of different lipid membrane phases to the structure of core SNARE proteins, which deepens our knowledge on the modulation of SNARE machinery. Keywords: In-cell NMR, VAMP2, Lipidomics, SNARE, Neurotransmission