EK1 is a broad-spectrum human coronavirus fusion inhibitor for combating infection of current and emerging coronaviruses.

Duplication is a foundation of molecular evolution and a driver of genomic and complex diseases. Here, we develop a genome editing tool named Amplification Editing (AE) that enables programmable DNA duplication with precision at chromosomal scale. AE can duplicate human genomes ranging from 20 bp to 100 Mb, a size comparable to human chromosomes. AE exhibits activity across various cell types, encompassing diploid, haploid, and primary cells. AE exhibited up to 73.0% efficiency for 1 Mb and 3.4% for 100 Mb duplications, respectively. Whole-genome sequencing and deep sequencing of the junctions of edited sequences confirm the precision of duplication. AE can create chromosomal microduplications within disease-relevant regions in embryonic stem cells, indicating its potential for generating cellular and animal models. AE is a precise and efficient tool for chromosomal engineering and DNA duplication, broadening the landscape of precision genome editing from an individual genetic locus to the chromosomal scale.

Abstract The sodium channel Na V 1.6 is widely expressed in neurons of the central and peripheral nervous systems, which plays a critical role in regulating neuronal excitability. Dysfunction of Na V 1.6 has been linked to epileptic encephalopathy, intellectual disability and movement disorders. Here we present cryo-EM structures of human Na V 1.6/β1/β2 alone and complexed with a guanidinium neurotoxin 4,9-anhydro-tetrodotoxin (4,9-ah-TTX), revealing molecular mechanism of Na V 1.6 inhibition by the blocker. In the apo-form structure, two potential Na + binding sites were revealed in the selectivity filter, suggesting a possible mechanism for Na + selectivity and conductance. In the 4,9-ah-TTX-bound structure, 4,9-ah-TTX binds to a pocket similar to the tetrodotoxin (TTX) binding site, which occupies the Na + binding sites and completely blocks the channel. Molecular dynamics simulation results show that subtle conformational differences in the selectivity filter affect the affinity of TTX analogues. Taken together, our results provide important insights into Na V 1.6 structure, ion conductance, and inhibition.

Abstract N-type voltage-gated calcium (Ca V ) channels mediate Ca 2+ influx at the presynaptic terminals in response to action potential and play vital roles in synaptogenesis, neurotransmitter releasing, and nociceptive transmission. Here we elucidate a cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure of the human Ca V 2.2 complex at resolution of 2.8 Å. This complex structure reveals how the Ca V 2.2, β1, and α2δ1 subunits are assembled. In our structure, the second voltage-sensing domain (VSD) is stabilized at a resting-state conformation, which is distinct from the other three VSDs of Ca V 2.2 as well as activated VSDs observed in previous structures of Ca V channels. The structure also shows that the intracellular gate formed by S6 helices is closed, and a W-helix from the DII-III linker is determined to act as a blocking-ball that causes closed-state inactivation in Ca V 2.2. Collectively, our structure provides previously unseen structural insights into fundamental gating mechanisms of Ca V channels.

σS is a master transcription initiation factor that protects bacterial cells from various harmful environmental stresses and antibiotic pressure. Although its mechanism remains unclear, it is known that full activation of σS-mediated transcription requires a σS-specific activator, Crl. In this study, we determined a 3.80 Å cryo-EM structure of an E. coli transcription activation complex (E. coli Crl-TAC) comprising E. coli σS-RNAP holoenzyme, Crl, and a nucleic-acid scaffold. The structure reveals that Crl interacts with the domain 2 of σS (σS2), sharing no interaction with promoter DNA. Subsequent hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS) results indicate that Crl stabilizes key structural motifs of σS2 to promote the assembly of σS-RNAP holoenzyme and also to facilitate formation of the RNA polymerase-promoter DNA open complex (RPo). Our study demonstrates a unique DNA contact-independent mechanism of transcription activation, thereby defining a previously unrecognized mode of transcription activation in cells.

Abstract The Khasib limestone reservoir in the Ah oil field of Iraq is characterized by a variety of pore types and pore interconnectivity resulting in strong heterogeneity in fluid flow capability. To elucidate the underlying factors contributing to the elevated water cut and swift penetration of injected water in horizontal wellbores, this study proposes a novel methodology for characterizing pore structure variation within the three-dimensional reservoir space of the Khasib limestone, utilizing a rock typing approach. Core slabs, thin sections, scanning electron microscopy (SEM) and mercury injection capillary pressure (MICP) curves obtained from cored wells are subjected to quantitative analysis. A multi-hyperbolic-tangent function is created to quantify the MICP curves and pore-throat size distribution is obtained. By integrating lithofacies and petrophysical properties, 24 rock types are identified in cored wells and spatial distribution of these rock types is elucidated through well-log clustering; Pore structure parameters, including pore types and pore-throat radii, are upscaled for each rock type by introducing a volumetric weight factor. Consequently, a 3D visualization of pore structure variation within the Khasib reservoir is achieved. The Khasib reservoir is stratified into seven distinct horizons, with its effective pore-throat radius varying from 0.09 μm to 9.2 μm, showing an increasing trend upwards and a decreasing trend westward along the major axis of the structural anticline. Among these horizons, the Kh2-1-2L horizon, characterized by an average thickness of 0.8 m, predominantly comprises two rock types typified by interparticle porosity. These two rock types exhibit an average effective pore-throat radius of 8.53 μm and a permeability of 278 mD, surpassing neighboring rock types by several orders of magnitude. It is designated as the high-permeability "thief zone," serving as a preferential conduit for fluid flow and representing the principal factor influencing the rapid breakthrough of injected water. The findings are corroborated through production logging and discernible variations in resistivity observed in vertical wells. These results hold significant implications for optimizing protocols to stabilize oil production and effectively manage water influxes. The method presented in this paper also provides a reference for production optimization in other types of reservoirs.

Background CRISPR-Cas9 has been developed as a therapeutic agent for various infectious and genetic diseases. In many clinically relevant applications, constitutively active CRISPR-Cas9 is delivered into human cells without a temporal control system. Excessive and prolonged expression CRISPR-Cas9 can lead to elevated off-target cleavage. The need for modulating CRISPR-Cas9 activity over the dimensions of time and dose has created the demand of developing CRISPR-Cas off-switches. Protein and small molecule-based CRISPR-Cas inhibitors have been reported in previous studies.Results We report the discovery of Cas9-inhibiting peptides from inoviridae bacteriophages. These peptides, derived from the periplasmic domain of phage major coat protein G8P (G8PPD), can inhibit the in vitro activity of Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9) proteins in an allosteric manner. Importantly, the inhibitory activity of G8PPD on SpCas9 is dependent on the order of guide RNA addition. Ectopic expression of full-length G8P (G8PFL) or G8PPD in human cells can inactivate the genome-editing activity of SpCas9 with minimum alterations of the mutation patterns. Furthermore, unlike the anti-CRISPR protein AcrII4A that completely abolishes the cellular activity of CRISPR-Cas9, G8P co-transfection can reduce the off-target activity of co-transfected SpCas9 while retaining its on-target activity.Conclusion G8Ps discovered in the current study represent the first anti-CRISPR peptides that can allosterically inactivate CRISPR-Cas9. This finding may provide insights into developing next-generation CRISPR-Cas inhibitors for precision genome engineering.* CRISPR : Clustered regularly-interspaced short palindromic repeats Cas : CRISPR-associated protein sgRNA : Single guide RNA Acrs : Anti-CRISPR proteins dsDNA : Double-stranded DNA G8PPD : Periplasmic domain of the major coat protein G8P G8PFL : Full-length major coat protein G8P RNP : Ribonucleoprotein EMSA : Electrophoresis mobility shift assay MS : Mass spectrometry CID : Collision-induced dissociation DSSO : Disuccinimido sulfoxide PI domain : PAM-interacting domain CD : Circular dichroism