GUIFold is a graphical user interface for the open-source structure prediction pipeline AlphaFold2. A particular emphasis lies on tracking prediction jobs in a database as well as user-friendly submission to queueing systems. GUIFold is built on top of a modified AlphaFold2 pipeline that primarily allows more control of the feature generation step. Additionally, the application provides an evaluation pipeline to rank predictions and visualize confidence metrics. GUIFold can be installed along with AlphaFold2 in a virtual environment and, after initial setup, allows running jobs without particular technical expertise.

Proteins function in crowded cellular environments in which they must bind to specific target proteins but also avoid binding to many other off-target proteins. In large protein families this task is particularly challenging because many off-target proteins have very similar structures. How this specificity of physical protein-protein interactions in cellular networks is encoded and evolves is not very well understood. Here we address the question of specificity-encoding by comprehensively quantifying the effects of all mutations in one protein, JUN, on its binding to all other members of a protein family, the 54 human basic leucine zipper transcription factors. Fitting a global thermodynamic model to the data reveals that most affinity changing mutations equally affect JUN9s propensity to bind to all its interaction partners. Mutations that alter the specificity of binding are much rarer. These specificity-altering mutations are, however, distributed throughout the JUN interaction interface. JUN9s interaction specificity is encoded by both positive determinants that promote on-target interactions and negative determinants that prevent off-target interactions. Indeed, about half of the specificity-defining residues in JUN have dual functions and both promote on-target binding and prevent off-target binding. Whereas nearly all mutations that alter specificity are pleiotropic and also alter the affinity of binding to all interaction partners, the converse is not true with mutations outside of the interface able to tune affinity without affecting specificity. Our results provide the first global view of how mutations in a protein affect binding to all its potential interaction partners and reveal the distributed encoding of specificity and affinity in an interaction interface. They also show how the modular architecture of coiled-coils provides an elegant solution to the challenge of optimising specificity and affinity in a large protein family.

The E3-ubiquitin ligase E6AP degrades p53 when complexed with the viral protein E6 from human papilloma virus (HPV), which contributes to the transformation of cells in HPV-related cancers. Previous crystal structures of the E6AP-E6-p53 ternary complex have implicated a peptide containing an LxxLL motif from E6AP as the interface between the three proteins. However, the contributions to the ternary complex from the remainder of the E6AP protein remain unknown. We reexamined this complex using cryo-EM and full-length proteins and find additional protein interaction interfaces involving a previously uncharacterized domain of E6AP. Additionally, we observe that the ternary complex forms both 1:1:1 and 2:2:2 stochiometric complexes comprised of E6AP, E6 and p53.

Substrate specificity determines protease functions in physiology and in clinical and biotechnological application. However, affordable and unbiased assays for large-scale quantification of substrate cleavage have been lacking. Here, we develop hiMAPS (high-throughput mapping of protease cleavage sites), a cheap, mass spectrometry-based assay, to derive cleavage motifs for human Dipeptidyl Peptidase Four (DPP4), a key regulator of blood glucose levels. We recapitulate the known benefit of proline in the penultimate (P1) position from the substrate N-terminus, extend it to additional residues, and identify and quantify combinatorial interactions of P1 with its neighbors. These findings reveal extensive cooperativity among the enzyme9s active site subsites and allow us to derive a sequence motif that predicts substrate turnover. We show that this information provides new opportunities to engineer stabilized versions of a key substrate of DPP4, the small peptide hormone GLP-1, whose derivatives are used for clinical treatment of type 2 diabetes and obesity. Finally, structural and biochemical characterization of a DPP4 homologue, C. elegans DPF-3, reveal specific subsite differences and a distinct cleavage motif, providing insight into the mechanistic basis of the observed specificity. Collectively, our findings present a broadly applicable framework to high-throughput mapping of protease cleavage sites, extend our understanding of protease specificity, and provide a chemical space for substrate engineering of a clinically relevant family of exopeptidases.

Retrotransposon control in mammals is an intricate process that is effectuated by a broad network of chromatin regulatory pathways. We previously discovered ChAHP, a protein complex with repressive activity against short interspersed element (SINE) retrotransposons that is composed of the transcription factor ADNP, chromatin remodeler CHD4, and HP1 proteins. Here we identify ChAHP2, a protein complex homologous to ChAHP, in which ADNP is replaced by ADNP2. ChAHP2 is predominantly targeted to endogenous retroviruses (ERVs) and long interspersed elements (LINEs) via HP1β-mediated binding of H3K9 trimethylated histones. We further demonstrate that ChAHP also binds these elements in a manner mechanistically equivalent to that of ChAHP2 and distinct from DNA sequence-specific recruitment at SINEs. Genetic ablation of ADNP2 alleviates ERV and LINE1 repression, which is synthetically exacerbated by additional depletion of ADNP. Together, our results reveal that the ChAHP and ChAHP2 complexes function to control both nonautonomous and autonomous retrotransposons by complementary activities, further adding to the complexity of mammalian transposon control.

ABSTRACT Retrotransposon control in mammals is an intricate process that is effectuated by a broad network of chromatin regulatory pathways. We previously discovered ChAHP, a protein complex with repressive activity against SINE retrotransposons, composed of the transcription factor ADNP, chromatin remodeler CHD4, and HP1 proteins. Here we identify ChAHP2, a protein complex homologous to ChAHP, wherein ADNP is replaced by ADNP2. ChAHP2 is predominantly targeted to ERVs and LINEs, via HP1β-mediated binding of H3K9 trimethylated histones. We further demonstrate that ChAHP also binds these elements in a mechanistically equivalent manner to ChAHP2, and distinct from DNA sequence-specific recruitment at SINEs. Genetic ablation of ADNP2 alleviates ERV and LINE1 repression, which is synthetically exacerbated by additional depletion of ADNP. Together, our results reveal that the ChAHP and ChAHP2 complexes function to control both non-autonomous and autonomous retrotransposons by complementary activities, further adding to the complexity of mammalian transposon control.