Abstract Recently, the quest for the mythical fountain of youth has turned into extensive research programs aiming to extend the healthy lifespan in humans. Despite advances in our understanding of the aging process, the surprisingly extended lifespan and cancer resistance of some animal species remains unexplained. The p53 protein plays a crucial role in tumor suppression and in tissue homeostasis and aging. Long-lived, cancer-free African elephants, have 20 copies of TP53 gene including 19 retrogenes (38 alleles) which are partially active, whereas humans possess only one copy of TP53 and have an estimated cancer mortality of 11-25%. The mechanism through which p53 contributes to the resolution of the Peto’s paradox in the Animalia remains vague. Thus, in this work, we took advantage of the available datasets and inspected the p53 amino acid sequence of phylogenetically related organisms that show variations in the lifespan. We discovered new correlations between specific amino acid deviations in p53 and the lifespans across different animal species. We found that species with extended lifespan have certain characteristic amino acid substitutions in the p53 DNA binding domain that alter its function as depicted from the Phenotypic Annotation of p53 Mutations, using PROVEAN tool or SWISS-MODEL workflow. Our findings show a direct association between specific amino acid residues in p53 protein, changes in p53 functionality and the extended animal lifespan, and further highlight the importance of p53 protein in aging.

Abstract SARS-CoV-2 is a novel positive-sense single-stranded RNA virus from the Coronaviridae family (genus Betacoronavirus ), which has been established as causing the COVID-19 pandemic. The genome of SARS-CoV-2 is one of the largest among known RNA viruses, comprising of at least 26 known protein-coding loci. Studies thus far have outlined the coding capacity of the positive-sense strand of the SARS-CoV-2 genome, which can be used directly for protein translation. However, it has been recently shown that transcribed negative-sense viral RNA intermediates that arise during viral genome replication from positive-sense viruses can also code for proteins. No studies have yet explored the potential for negative-sense SARS-CoV-2 RNA intermediates to contain protein coding-loci. Thus, using sequence and structure-based bioinformatics methodologies, we have investigated the presence and validity of putative negative-sense ORFs (nsORFs) in the SARS-CoV-2 genome. Nine nsORFs were discovered to contain strong eukaryotic translation initiation signals and high codon adaptability scores, and several of the nsORFs were predicted to interact with RNA-binding proteins. Evolutionary conservation analyses indicated that some of the nsORFs are deeply conserved among related coronaviruses. Three-dimensional protein modelling revealed the presence of higher order folding among all putative SARS-CoV-2 nsORFs, and subsequent structural mimicry analyses suggest similarity of the nsORFs to DNA/RNA-binding proteins and proteins involved in immune signaling pathways. Altogether, these results suggest the potential existence of still undescribed SARS-CoV-2 proteins, which may play an important role in the viral lifecycle and COVID-19 pathogenesis. Contact petr.pecinka@osu.cz ; tlb20@cam.ac.uk

Abstract Fungi contribute to upwards of 1.5 million human deaths annually, are involved in the spoilage of up to a third of food crops, and have a devastating effect on plant and animal biodiversity. Moreover, this already significant issue is exacerbated by a rise in antifungal resistance and a critical requirement for novel drug targets. Quadruplexes are four-stranded secondary structures in nucleic acids which can regulate processes such as transcription, translation, replication, and recombination. They are also found in genes linked to virulence in microbes, and quadruplex-binding ligands have been demonstrated to eliminate drug resistant pathogens. Using a computational approach, we identified putative quadruplex-forming sequences (PQS) in 1362 genomes across the fungal kingdom and explored their potential involvement in virulence, drug resistance, and pathogenicity. Here we present the largest analysis of PQS in fungi and identified significant heterogeneity of these sequences throughout phyla, genera, and species. Moreover, PQS were genetically conserved. Notably, loss of PQS in cryptococci and aspergilli was associated with pathogenicity. PQS in the clinically important pathogens Aspergillus fumigatus, Cryptococcus neoformans , and Candida albicans were located within genes (particularly coding regions), mRNA, repeat regions, mobile elements, tRNA, ncRNA, rRNA, and the centromere. Genes containing PQS in these organisms were found to be primarily associated with metabolism, nucleic acid binding, transporter activity, and protein modification. Finally, PQS were found in over 100 genes associated with virulence, drug resistance, or key biological processes in these pathogenic fungi and were found in genes which were highly upregulated during germination, hypoxia, oxidative stress, iron limitation, and in biofilms. Taken together, quadruplexes in fungi could present interesting novel targets to ameliorate fungal virulence and overcome drug resistance.

ABSTRACT The archaeal domain is a taxonomically rich component of microbial communities that inhabit a wide range of habitats on Earth, including the human body. Phylogenomic analyses have indicated that archaea represent the closest known relatives of eukaryotes, thus suggesting that eukaryotes may have evolved from an archaeal ancestor. G-quadruplex structures (G4), formed by guanine rich sequences, are among the most intensively studied local DNA/RNA structures and regulate key biological processes such as replication and gene expression. A bioinformatics analysis of the genome of the salt-loving archaea H. volcanii revealed a large number of potential G4 sequences (PQS). Biophysical analyses showed that a representative panel of these sequences form stable G4 structures under physiological conditions in vitro . In addition, immunofluorescence experiments using the G4-specific antibody, BG4, detected G4s in vivo at the single-cell level with super-resolution microscopy. Moreover, we directly visualized G4 in exponentially growing or stationary cells both at the DNA and RNA levels. G4s were also observed in the RNA and DNA of the hyperthermophile archaeon T. barophilus . Finally, we identified helicases potentially involved in G4 unfolding. Together, with H. volcanii as a new model, our work helps to fill the gap between bacteria and eukaryotic organisms for G4 studies and will aid in uncovering the evolutionary history of G4 structures in the tree of life.

Current methods of processing archaeological samples combined with advances in sequencing methods lead to disclosure of a large part of

Local variation of DNA structure and its dynamic nature play an essential role in the regulation of important biological processes. One of the most prominent noncanonical structures are G-quadruplexes, which form in vivo within guanine-rich regions and have been demonstrated to be involved in the regulation of transcription, translation and telomere maintenance. We provide an analysis of G-quadruplex formation in sequences with five and six guanine residues long G-tracts, which have emerged from the investigation of the gapless human genome and are associated with genes related to cancer and neurodegenerative diseases. We systematically explored the effect of G-tract and loop elongations by means of NMR and CD spectroscopy and polyacrylamide electrophoresis. Despite both types of elongation leading up to structural polymorphism, we successfully determined the topologies of four out of eight examined sequences, one of which contributes to a very scarce selection of currently known intramolecular four G-quartet structures in potassium solutions. We demonstrate that examined sequences are incompatible with five or six G-quartet structures with propeller loops, although the compatibility with other loop types cannot be factored out. Lastly, we propose a novel approach towards specific G-quadruplex targeting that could be implemented in structures with more than four G-quartets.

Abstract Non-canonical secondary structures in DNA are increasingly being revealed as critical players in DNA metabolism, including modulating the accessibility and activity of promoters. These structures comprise the so-called G-quadruplexes (G4s) that are formed from sequences rich in guanine bases. Using a well-defined transcriptional reporter system, we sought to systematically investigate the impact of the presence of G4 structures on transcription in yeast S. cerevisiae . To this aim, different G4 prone sequences were modeled to vary the chance of intramolecular G4 formation, analyzed in vitro by Thioflavin T binding test and circular dichroism and then placed at the yeast ADE2 locus on chromosome XV, downstream and adjacent to a P53 response element (RE) and upstream from a minimal CYC1 promoter and Luciferase 1 ( LUC1 ) reporter gene in isogenic strains. While the minimal CYC1 promoter provides for basal reporter activity, the P53 RE enables LUC1 transactivation under the control of the human P53 family proteins expressed under the inducible GAL1 promoter. Thus, the impact of the different G4 prone sequences on both basal and P53 family proteins dependent expression was measured after shifting the yeast cells onto galactose containing medium. The results showed that the presence of G4 prone sequences upstream of a yeast minimal promoter can increase its basal activity proportionally to their potential to form intramolecular G4 structures; consequently, this improved accessibility, when present near the target binding site of P53 family transcription factors can be exploited in order to regulate the transcriptional activity of P53, P63 and P73 proteins.

Introduction The choroid plexus is located in the cerebral ventricles. It consists of a stromal core and a single layer of cuboidal epithelial cells that forms the blood-cerebrospinal barrier. The main function of the choroid plexus is to produce cerebrospinal fluid. Subarachnoid hemorrhage due to aneurysm rupture is a devastating type of hemorrhagic stroke. Following subarachnoid hemorrhage, blood and the blood degradation products that disperse into the cerebrospinal fluid come in direct contact with choroid plexus epithelial cells. The aim of the current study was to elucidate the pathophysiological cascades responsible for the inflammatory reaction that is seen in the choroid plexus following subarachnoid hemorrhage. Methods Subarachnoid hemorrhage was induced in rats by injecting non-heparinized autologous blood to the cisterna magna. Increased intracranial pressure following subarachnoid hemorrhage was modeled by using artificial cerebrospinal fluid instead of blood. Subarachnoid hemorrhage and artificial cerebrospinal fluid animals were left to survive for 1, 3, 7 and 14 days. Immunohistochemical staining of TLR4, TLR9, FPR2, CCL2, TNFα, IL-1β, CCR2 and CX3CR1 was performed on the cryostat sections of choroid plexus tissue. The level of TLR4, TLR9, FPR2, CCL2, TNFα, IL-1β was detected by measuring immunofluorescence intensity in randomly selected epithelial cells. The number of CCR2 and CX3CR1 positive cells per choroid plexus area was manually counted. Immunohistochemical changes were confirmed by Western blot analyses. Results Immunohistochemical methods and Western blot showed increased levels of TLR9 and a slight increase in TLR4 and FRP2 following both subarachnoid hemorrhage as well as the application of artificial cerebrospinal fluid over time, although the individual periods were different. The levels of TNFα and IL-1β increased, while CCL2 level decreased slightly. Accumulation of macrophages positive for CCR2 and CX3CR1 was found in all periods after subarachnoid hemorrhage as well as after the application of artificial cerebrospinal fluid. Discussion Our results suggest that the inflammation develops in the choroid plexus and blood-cerebrospinal fluid barrier in response to blood components as well as acutely increased intracranial pressure following subarachnoid hemorrhage. These pro-inflammatory changes include accumulation in the choroid plexus of pro-inflammatory cytokines, innate immune receptors, and monocyte-derived macrophages.

Noncanonical nucleic acid structures play important roles in the regulation of molecular processes. Considering the importance of the ongoing coronavirus crisis, we decided to evaluate genomes of all coronaviruses sequenced to date (stated more broadly, the order Nidovirales) to determine if they contain noncanonical nucleic acid structures. We discovered much evidence of putative G-quadruplex sites and even much more of inverted repeats (IRs) loci, which in fact are ubiquitous along the whole genomic sequence and indicate a possible mechanism for genomic RNA packaging. The most notable enrichment of IRs was found inside 5′UTR for IRs of size 12+ nucleotides, and the most notable enrichment of putative quadruplex sites (PQSs) was located before 3′UTR, inside 5′UTR, and before mRNA. This indicates crucial regulatory roles for both IRs and PQSs. Moreover, we found multiple G-quadruplex binding motifs in human proteins having potential for binding of SARS-CoV-2 RNA. Noncanonical nucleic acids structures in Nidovirales and in novel SARS-CoV-2 are therefore promising druggable structures that can be targeted and utilized in the future.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.