Abstract Multivalency represents a powerful approach to increase the inhibition potency of moderate glycosidase inhibitors. Regarding the key role of catalytic glycoside hydrolysis in biology, understanding the molecular mechanisms and origin of the multivalent inhibitory effect is of great interest and presents a fascinating playground for theoretical studies. Our teams have recently dissected key processes of multivalent glycosidase inhibition through the use of different neoglycoclusters based on deoxynojirimycin (DNJ) inhitopes and a cyclopeptoid scaffold. This companion article details the theoretical aspects of this former study. A thermodynamic model is developed and validated, compared to literature, and extended to account for particularities of the charged DNJ inhitopes.

ABSTRACT Optogenetics enables genome manipulations with high spatiotemporal resolution, opening exciting possibilities for fundamental and applied biological research. Here, we report the development of LiCre, a novel light-inducible Cre recombinase. LiCre is made of a single flavin-containing protein comprising the asLOV2 photoreceptor domain of Avena sativa fused to a Cre variant carrying destabilizing mutations in its N-terminal and C-terminal domains. LiCre can be activated within minutes of illumination with blue light, without the need of additional chemicals. When compared to existing photoactivatable Cre recombinases based on two split units, LiCre displayed faster and stronger activation by light as well as a lower residual activity in the dark. LiCre was efficient both in yeast, where it allowed us to control the production of β -carotene with light, and in human cells. Given its simplicity and performances, LiCre is particularly suited for fundamental and biomedical research, as well as for controlling industrial bioprocesses.

We present a technological advancement for the estimation of the affinities of Protein-Protein Interactions (PPIs) in living cells. A novel set of vectors is introduced that enables a quantitative yeast two-hybrid system based on fluorescent fusion proteins. The vectors allow simultaneous quantification of the reaction partners (Bait and Prey) and the reporter at the single-cell level by flow cytometry. We validate the applicability of this system on PPIs with different affinities. After only two hours of reaction, expression of the reporter can easily be detected even for the weakest PPI. Through a simple gating analysis, it is possible to select only cells with identical expression levels of the reaction partners. As a result of this standardization of expression levels, the mean reporter levels directly reflects the affinities of the studied PPIs. With a set of PPIs with known affinities, it is straightforward to construct an affinity ladder that permits rapid classification of PPIs with thus far unknown affinities. Conventional software can be used for this analysis. To permit automated high-throughput analysis, we provide a graphical user interface for the Python-based FlowCytometryTools package.

The CFP1 CXXC zinc finger protein targets the SET1/COMPASS complex to non-methylated CpG rich promoters to implement tri-methylation of histone H3 Ly4 (H3K4me3). Although H3K4me3 is widely associated with gene expression, the effects of CFP1 loss depend on chromatin context, so it is important to understand the relationship between CFP1 and other chromatin factors. Using a proteomics approach, we identified an unexpected link between C. elegans CFP-1 and a Rpd3/Sin3 histone deacetylase complex. We find that mutants of CFP-1, SIN-3, and the catalytic subunit SET-2/SET1 have similar phenotypes and misregulate common genes. CFP-1 directly binds SIN-3 through a region including the conserved PAH1 domain and recruits SIN-3 and the HDA-1/HDAC subunit to H3K4me3 enriched promoters. Our results reveal a novel role for CFP-1 in mediating interaction between SET1/COMPASS and a Sin3 HDAC complex at promoters and uncover coordinate regulation of gene expression by chromatin complexes having distinct activities.

A genetic assay permits simultaneous quantification of two interacting proteins and their bound fraction at the single-cell level using flow cytometry. In-cellula affinities of protein-protein interactions can be extracted from the acquired data through a titration-like analysis. The applicability of this approach is demonstrated on a diverse set of interactions with proteins from different families and organisms and with in-vitro dissociation constants ranging from picomolar to micromolar.

More and more natural DNA variants are being linked to physiological traits. Yet, understanding what differences they make on molecular regulations remains challenging. Important properties of gene regulatory networks can be captured by computational models. If model parameters can be ‘personalized’ according to the genotype, their variation may then reveal how DNA variants operate in the network. Here, we combined experiments and computations to visualize natural alleles of the yeast GAL3 gene in a space of model parameters describing the galactose response network. Alleles altering the activation of Gal3p by galactose were discriminated from those affecting its activity (production/degradation or efficiency of the activated protein). The approach allowed us to correctly predict that a non-synonymous SNP would change the binding affinity of Gal3p with the Gal80p transcriptional repressor. Our results illustrate how personalizing gene regulatory models can be used for the mechanistic interpretation of genetic variants.