Abstract The COVID-19 pandemic caused by the SARS-CoV-2 virus has created a global health and economic emergency. SARS-CoV-2 viruses hijack human proteins to promote their spread and virulence including the interactions involving the viral envelope (E) protein and human proteins. To understand the structural basis for SARS-CoV-2 viral-host recognition, we used cryo-electron microscopy to determine a structure for the human cell junction protein PALS1 and SARS-CoV-2 E protein complex. The structure shows that the E protein C-terminal DLLV motif recognizes a pocket formed exclusively by hydrophobic residues from the PDZ and SH3 domains in PALS1. Our structural analysis provides an explanation for the observation that the viral E protein recruits PALS1 from lung epithelial cell junctions resulting in vascular leakage, lung damage, viral spread, and virulence. In addition, our structure provides novel targets for peptide- and small-molecule inhibitors that could block the PALS1-E interactions to reduce the E-mediated damage to vascular structures.

Abstract Crystallographic phasing recovers the phase information that is lost during a diffraction experiment. Molecular replacement is a dominant phasing method for the crystal structures in the protein data bank. In one form it uses a protein sequence to search a structure database for finding suitable templates for phasing. However, such sequence information is not always available such as when proteins are crystallized with unknown binding partner proteins or when the crystal is that of a contaminant. The recent development of AlphaFold has resulted in the availability of predicted protein structures for all proteins from twenty species. In this work, we tested whether AlphaFold-predicted E. coli protein structures were accurate enough for sequence-independent phasing of diffraction data from two crystallization contaminants for which we had not identified the protein. Using each of more than 4000 predicted structures as a search model, robust molecular replacement solutions were obtained which allowed the identification and structure determination of both structures, YncE and YadF. Our results advocate a general utility of AlphaFold-predicted structure database with respect to crystallographic phasing.