ABSTRACT Background The Microtubule-Associated Protein Tau (MAPT) is one of the proteins that are central to neurodegenerative diseases. The nature of intracellular tau aggregates is determined by the cell types whether neuronal or glial, the participating tau isoforms, and the structure of the amyloid filament. The transmembrane protein 106B (TMEM106B) has recently emerged as another significant player in neurodegeneration and aging. In the central nervous system, the composition of the gray and white matter differs considerably. The gray matter consists of nerve cell bodies, dendrites, unmyelinated axons, synaptic terminals, astrocytes, oligodendrocytes (satellite cells) and microglia. The white matter differs from the gray for the presence of axonal tracts as the only neuronal component and for the absence of nerve cell bodies, dendrites and synaptic terminals. Cryogenic electron microscopy (cryo-EM) studies have unveiled the structure of tau and TMEM106B, from the cerebral cortex, in several neurodegenerative diseases; however, whether tau and TMEM106B filaments from the gray and white matter share a common fold requires additional investigation. Methods We isolated tau and TMEM106B from the cerebral cortex and white matter of the frontal lobes of two individuals affected by multiple system tauopathy with presenile dementia (MSTD), a disease caused by the MAPT intron 10 mutation +3. We used immunostaining, biochemical, genetics and cryo-EM methods to characterize tau and TMEM106B. Results We determined that tau filaments in the gray and the white matter of MSTD individuals can induce tau aggregation and have identical AGD type 2 folds. TMEM106B amyloid filaments were also found in the gray and white matter of MSTD; the filament folds were identical in the two anatomical regions. Conclusions Our findings show for the first time that in MSTD two types of amyloid filaments extracted from the gray matter have identical folds to those extracted from the white matter. Whether in this genetic disorder there is a relationship in the pathogenesis of the tau and TMEM106B filaments, remains to be determined. Furthermore, additional studies are needed for other proteins and other neurodegenerative diseases to establish whether filaments extracted from the gray and white matter would have identical folds.

First step of gene expression is transcribing the genetic information stored in DNA to RNA by the transcription machinery including RNA polymerase (RNAP). In Escherichia coli, a primary σ70 factor form the RNAP holoenzyme to express housekeeping genes. The σ70 contains a large insertion at between the conserved regions 1.2 and 2.1, the σ non-conserved region (σNCR), but its function remains to be elucidated. In this study, we determined the cryo-EM structures of the E. coli RNAP σ70 holoenzyme and its complex with promoter DNA (open complex, RPo) at 4.2 and 5.75 Å resolutions, respectively, to reveal native conformations of RNAP and DNA. The RPo structure presented here found an interaction between R157 residue in the σNCR and promoter DNA just upstream of the -10 element, which was not observed in a previously determined E. coli RNAP transcription initiation complex (RPo plus short RNA) structure by X-ray crystallography due to restraint of crystal packing effect. Disruption of the σNCR and DNA interaction by the amino acid substitution (R157E) influences the DNA opening around the transcription start site and therefore decreases the transcription activity of RNAP. We propose that the σNCR and DNA interaction is conserved in proteobacteria and RNAP in other bacteria replace its role with a transcription factor.

Background: Noroviruses, which cause epidemic acute gastroenteritis, and Plasmodium parasites, which lead to malaria, are two infectious pathogens that pose threats to public health. The protruding (P) domain of norovirus VP1 and the αTSR domain of the circumsporozoite protein (CSP) of Plasmodium sporozoite are the glycan receptor-binding domains of the two pathogens for host cell attachment, making them excellent targets for vaccine development. Modified norovirus P domains self-assemble into a 24-meric octahedral P nanoparticle (P24 NP). Methods: We generated a unique P24-αTSR NP by inserting the αTSR domain into a surface loop of the P domain. The P-αTSR fusion proteins were produced in the Escherichia coli expression system and the fusion protein self-assembled into the P24-αTSR NP. Results: The formation of the P24-αTSR NP was demonstrated through gel filtration, electron microscopy, and dynamic light scattering. A 3D structural model of the P24-αTSR NP was constructed, using the known cryo-EM structure of the previously developed P24 NP and P24-VP8* NP as templates. Each P24-αTSR NP consists of a P24 NP core, with 24 surface-exposed αTSR domains that have retained their general conformations and binding function to heparan sulfate proteoglycans. The P24-αTSR NP is immunogenic, eliciting strong antibody responses in mice toward both the norovirus P domain and the αTSR domain of Plasmodium CSP. Notably, sera from mice immunized with the P24-αTSR NP bound strongly to Plasmodium sporozoites and blocked norovirus VLP attachment to their glycan receptors. Conclusion: These data suggest that the P24-αTSR NP may serve as a combination vaccine against both norovirus and Plasmodium parasites.