In flows around three-dimensional surface obstacles in laminar or turbulent streamsthere are a number of points where the shear stress or where two or more component,s of the mean velocity are zero. In the first part of this paper we summarize and extend the kinematical theory for the flow near these points, particularly by emphasizing the topological classification of these points as nodes or saddles. We show that the zero-shear-stress points on the surface and on the obstacle must be such that the sum of the nodes Σ N and the sum of the saddles Σ s satisfy \[ \Sigma_N -\Sigma_S = 0. \] If the obstacle has a hole through it, such as a passageway under a building, \[ \Sigma_N -\Sigma_S =-2. \] If the surface is a junction between two pipes, \[ \Sigma_N -\Sigma_S =-1. \] We also consider, in two-dimensional plane sections of the flow, the points where the components of the mean velocity parallel to the planes are zero, both in the flow and near surfaces cutting the sections. The latter points are half-nodes N′ or half-saddles S′. We find that \[ (\Sigma_N +{\textstyle\frac{1}{2}}\Sigma_{N^{\prime}}-(\Sigma_{S^{\prime}}+{\textstyle\frac{1}{2}}\Sigma_{S^{\prime}}) = 1-n, \] where n is the connectivity of the section of the flow considered. In the second part new flow-visualization studies of laminar and turbulent flows around cuboids and axisymmetric humps (i.e. model hills) are reported. A new method of obtaining a high resolution of the surface shear-stress lines was used. These studies show how enumerating the nodes and saddle points acts as a check on the inferred flow pattern. Two specific conclusions drawn from these studies are that: for all the flows we observed, there are no closed surfaces of mean streamlines around the separated flows behind three-dimensional surface obstacles, which con-tradicts most of the previous suggestions for such flows (e.g. Halitsky 1968); the separation streamline on the centre-line of a three-dimensional bluff obstacle does not, in general, reattach to the surface.

Be My Guests For a range of applications, including medical diagnostics or drug delivery, it is necessary to encapsulate one or more components into a microcapsule. While there are many methods that can do this, most either produce a range of capsule size or are not easily scalable for making large quantities. J. Zhang et al. (p. 690 ) developed a microfluidic-based system for making capsules using host-guest chemistry. Cucurbit[8]uril, which readily forms complexes in water, was used as the host molecule and could accommodate two different guest molecules. Rapid complexation was observed of methyl viologen–modified gold nanoparticles and a naphthol-containing copolymer.

Recent progress on highly tough and stretchable polymer networks has highlighted the potential of wearable electronic devices and structural biomaterials such as cartilage. For some given applications, a combination of desirable mechanical properties including stiffness, strength, toughness, damping, fatigue resistance, and self-healing ability is required. However, integrating such a rigorous set of requirements imposes substantial complexity and difficulty in the design and fabrication of these polymer networks, and has rarely been realized. Here, we describe the construction of supramolecular polymer networks through an in situ copolymerization of acrylamide and functional monomers, which are dynamically complexed with the host molecule cucurbit[8]uril (CB[8]). High molecular weight, thus sufficient chain entanglement, combined with a small-amount dynamic CB[8]-mediated non-covalent crosslinking (2.5 mol%), yields extremely stretchable and tough supramolecular polymer networks, exhibiting remarkable self-healing capability at room temperature. These supramolecular polymer networks can be stretched more than 100× their original length and are able to lift objects 2000× their weight. The reversible association/dissociation of the host-guest complexes bestows the networks with remarkable energy dissipation capability, but also facile complete self-healing at room temperature. In addition to their outstanding mechanical properties, the networks are ionically conductive and transparent. The CB[8]-based supramolecular networks are synthetically accessible in large scale and exhibit outstanding mechanical properties. They could readily lead to the promising use as wearable and self-healable electronic devices, sensors and structural biomaterials.

We describe the design, fabrication and use of a single-layered poly(dimethylsiloxane) microfluidic structure for the entrapment and release of microdroplets in an array format controlled entirely by liquid flow. Aqueous picoliter droplets are trapped en masse and optically monitored for extended periods of time. Such an array-based approach is used to characterize droplet shrinkage, aggregation of encapsulated E. colicells and enzymatic reactions. We also demonstrate that trapped droplets may be recovered from the microfluidic array for further processing.

Abstract The coenzyme A (CoA) biosynthesis pathway has attracted attention as a potential target for much-needed novel antimicrobial drugs, including for the treatment of tuberculosis (TB), the lethal disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb ). Seeking to identify the first inhibitors of Mtb phosphopantetheine adenylyltransferase ( Mtb PPAT), the enzyme that catalyses the penultimate step in CoA biosynthesis, we performed a fragment screen. In doing so, we discovered three series of fragments that occupy distinct regions of the Mtb PPAT active site, presenting a unique opportunity for fragment linking. Here we show how, guided by X-ray crystal structures, we could link weakly-binding fragments to produce an active site binder with a K D < 20 μM and on-target anti- Mtb activity, as demonstrated using CRISPR interference. This study represents a big step toward validating Mtb PPAT as a potential drug target and designing a Mtb PPAT-targeting anti-TB drug. Abstract Figure

Abstract Mycobacterium abscessus (Mab) is a rapidly growing multidrug-resistant species among nontuberculous mycobacteria (NTM). Pulmonary infections caused by M. abscessus are difficult to treat and often result in an accelerated condition and premature death of immunosuppressed patients such as those with cystic fibrosis, putting them at a greater risk of other infections and increasing the urgency of developing a novel class of antibiotics. Here, we explore the use of toxin and antitoxin (TA) as an interesting and promising new class of target in a fragment-based drug-discovery approach. A de novo structure of Mab3862, an antitoxin of type 2 TA class in M. abscessus was elucidated and followed by drug discovery work. Very small molecules (fragments) are used to bind the antitoxin and then elaborated into drug-sized molecule that potentially trigger conformational change to prevent formation of toxin-antitoxin complex. Biophysical screening methods and binding-mode guidance from in silico docking were conducted. Grouping of fragments based on the binding site, creating a pharmacophore model, can facilitate further studies for rational design of inhibitors. Although targeting the TA complex for developing antibiotics is relatively novel and challenging, this could possibly open the gate for exploring it as potential drug target. Targeting one of the TA pairs might not be completely bactericidal. However, using this approach strategically with other antibiotics for synergic effect might be effective for patients with a persistence phenotype requiring prolonged therapy.

Ligand binding hotspots are regions of protein surfaces that form particularly favourable interactions with small molecule pharmacophores. Targeting interactions with these hotspots maximises the efficiency of ligand binding. Existing methods are capable of identifying hotspots but often lack assays to quantify ligand binding and direct elaboration at these sites. Herein, we describe a fragment‐based competitive 19F Ligand Based‐NMR (LB‐NMR) screening platform that enables routine, quantitative ligand profiling focused at ligand‐binding hotspots. As a proof of concept, the method was applied to 4’‐phosphopantetheine adenylyltransferase (PPAT) from Mycobacterium abscessus (Mabs). X‐ray crystallographic characterisation of the hits from a 960‐member fragment screen identified three ligand‐binding hotspots across the PPAT active site. From the fragment hits a collection of 19F reporter candidates were designed and synthesised. By rigorous prioritisation and use of optimisation workflows, a single 19F reporter molecule was generated for each hotspot. Profiling the binding of a set of structurally characterised ligands by competitive 19F LB‐NMR with this suite of 19F reporters recapitulated the binding affinity and site ID assignments made by ITC and X‐ray crystallography. This quantitative mapping of ligand binding events at hotspot level resolution establishes the utility of the fragment‐based competitive 19F LB‐NMR screening platform for hotspot‐directed ligand profiling

Coenzyme A (CoA) is a fundamental co-factor for all life, involved in numerous metabolic pathways and cellular processes, and its biosynthetic pathway has raised substantial interest as a drug target against multiple pathogens including Mycobacterium tuberculosis . The biosynthesis of CoA is performed in five steps, with the second and third steps being catalysed in the vast majority of prokaryotes, including M. tuberculosis , by a single bifunctional protein, CoaBC. Depletion of CoaBC was found to be bactericidal in M. tuberculosis . Here we report the first structure of a full-length CoaBC, from the model organism Mycobacterium smegmatis , describe how it is organised as a dodecamer and regulated by CoA thioesters. A high-throughput biochemical screen focusing on CoaB identified two inhibitors with different chemical scaffolds. Hit expansion led to the discovery of potent inhibitors of M. tuberculosis CoaB, which we show to bind to a novel cryptic allosteric site within CoaB.

SUMMARY BRCA2 controls RAD51 recombinase during homologous DNA recombination (HDR) through eight evolutionarily-conserved BRC repeats, which individually engage RAD51 via the motif Phe-x-x-Ala. Using structure-guided molecular design, templated on a monomeric thermostable chimera between human RAD51 and archaeal RadA, we identify CAM833, a 529 Da orthosteric inhibitor of RAD51:BRC with a K d of 366 nM. The quinoline of CAM833 occupies a hotspot, the Phe-binding pocket on RAD51 and the methyl of the substituted α-methylbenzyl group occupies the Ala-binding pocket. In cells, CAM833 diminishes formation of damage-induced RAD51 nuclear foci; inhibits RAD51 molecular clustering, suppressing extended RAD51 filament assembly; potentiates cytotoxicity by ionising radiation, augmenting 4N cell-cycle arrest and apoptotic cell death and works with poly-ADP ribose polymerase (PARP)1 inhibitors to suppress growth in BRCA2-wildtype cells. Thus, chemical inhibition of the protein-protein interaction between BRCA2 and RAD51 disrupts HDR and potentiates DNA damage-induced cell death, with implications for cancer therapy.

Droplet-based microfluidics has been used to facilitate high throughput analysis of individual prokaryote and mammalian cells. However, there is a scarcity of similar workflows applicable to rapid phenotyping of plant systems. We report on-chip encapsulation and analysis of protoplasts isolated from the emergent plant model Marchantia polymorpha at processing rates of >100,000 protoplasts per hour. We use our microfluidic system to quantify the stochastic properties of a heat-inducible promoter across a population of transgenic protoplasts to demonstrate that it has the potential to assess gene expression activity in response to environmental conditions. We further demonstrate on-chip sorting of droplets containing YFP-expressing protoplasts from wild type cells using dielectrophoresis force. This work opens the door to droplet-based microfluidic analysis of plant cells for applications ranging from high-throughput characterisation of DNA parts to single-cell genomics.