Abstract Progress in NMR in general and in biomolecular applications in particular is driven by increasing magnetic-field strengths leading to improved resolution and sensitivity of the NMR spectra. Recently, persistent superconducting magnets at a magnetic field strength (magnetic induction) of 28.2 T corresponding to 1200 MHz proton resonance frequency became commercially available. We present here a collection of high-field NMR spectra of a variety of proteins, including molecular machines, membrane proteins and viral capsids and others. We show this large panel in order to provide an overview over a range of representative systems under study, rather than a single best performing model system. We discuss both carbon-13 and proton-detected experiments, and show that in 13 C spectra substantially higher numbers of peaks can be resolved compared to 850 MHz while for 1 H spectra the most impressive increase in resolution is observed for aliphatic side-chain resonances.

Abstract Hepatitis B virus (HBV) capsid assembly modulators (CAMs) represent a new class of anti-HBV antivirals. CAMs disturb proper nucleocapsid assembly, by inducing formation of either aberrant assemblies (CAM-A) or of apparently normal but genome-less empty capsids (CAM-E). Classical structural approaches have revealed the CAM binding sites on the capsid protein (Cp), but conformational information on the CAM-induced off-path aberrant assemblies is lacking. We show that solid-state NMR can provide such information, including for wild-type full-length Cp183, and we find that in these assemblies, the asymmetric unit comprises a single Cp molecule rather than the four quasi-equivalent conformers typical for the icosahedral T=4 symmetry of the normal HBV capsids. Furthermore, while in contrast to truncated Cp149, full-length Cp183 assemblies appear, on the mesoscopic level, unaffected by CAM-A, NMR reveals that on the molecular level, Cp183 assemblies are equally aberrant. Finally, we use a eukaryotic cell-free system to reveal how CAMs modulate capsid-RNA interactions and capsid phosphorylation. Our results establish a structural view on assembly modulation of the HBV capsid, and they provide a rationale for recently observed differences between in-cell versus in vitro capsid assembly modulation.

Abstract The ATP hydrolysis transition state of motor proteins is a weakly populated protein state that can be stabilized and investigated by replacing ATP with chemical mimics. We present atomic-level structural and dynamic insights on a state created by ADP aluminum fluoride binding to the bacterial DnaB helicase from Helicobacter pylori . We determined the positioning of the metal ion cofactor within the active site using electron paramagnetic resonance, and identified the protein protons coordinating to the phosphate groups of ADP and DNA using proton-detected 31 P, 1 H solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy at fast magic-angle spinning > 100 kHz, as well as temperature-dependent proton chemical-shift values to prove their engagements in hydrogen bonds. 19 F and 27 Al MAS NMR spectra reveal a highly mobile, fast-rotating aluminum fluoride unit pointing to the capture of a late ATP hydrolysis translation state in which the phosphoryl unit is already detached from the arginine and lysine fingers.