Abstract TACAN is not a mechanosensitive ion channel but significantly linked to the mechanical hyperalgesia. In this study, we show that the human TACAN is a homodimer with each monomer consisting of a body, a spring and a blade domains. The body domain contains six transmembrane helices that forms an independent channel. The spring domain adapts a loop-helix-loop configuration with the helix running within and parallel to the membrane. The blade domain is composed of two cytoplasmic helices. In addition, we found that all the helices of the body and the spring domains are specifically associated with membrane lipids. Particularly, a lipid core, residing within a cavity formed by the two body and spring domains, contacts with the helices from the body and spring domains and extends to reach two symmetrically arranged lipid clusters. These results extremely imply that the membrane lipids coordinate with the membrane-embedded protein to sense and transduce the mechanic signal.

Poly-L-lactic acid (PLLA) is currently the most abundant bioplastic; however, limited environmental biodegradability and few recycling options diminish its value as a biodegradable commodity. Enzymatic recycling is one strategy for ensuring circularity of PLLA, but this approach requires a thorough understanding of enzymatic mechanisms and protein engineering strategies to enhance activity. In this study, we engineer PLLA depolymerizing subtilisin enzymes originating from Bacillus species to elucidate the molecular mechanisms dictating their PLLA depolymerization activity and to improve their function. The surface-associated amino acids of two closely related subtilisin homologues originating from Bacillus subtilis (BsAprE) and Bacillus pumilus (BpAprE) were compared, as they were previously engineered to have nearly identical active sites, but still varied greatly in PLLA depolymerizing activity. Further analysis identified several surface-associated amino acids in BpAprE that lead to enhanced PLLA depolymerization activity when engineered into BsAprE. In silico protein modelling demonstrated increased enzyme surface hydrophobicity in engineered BsAprE variants and revealed a structural motif favoured for PLLA depolymerization. Experimental evidence suggests that increases in activity are associated with enhanced polymer binding as opposed to substrate specificity. These data highlight enzyme adsorption as a key factor in PLLA depolymerization by subtilisins.

Cancer has no borders: Generation and analysis of molecular data across multiple centers worldwide is necessary to gain statistically significant clinical insights for the benefit of patients. Here we conceived and standardized a proteotype data generation and analysis workflow enabling distributed data generation and evaluated the quantitative data generated across laboratories of the international Cancer Moonshot consortium. Using harmonized mass spectrometry (MS) instrument platforms and standardized data acquisition procedures, we demonstrated robust, sensitive, and reproducible data generation across eleven sites in nine countries on seven consecutive days in a 24/7 operation mode. The data presented from the high-resolution MS1-based quantitative data-independent acquisition (HRMS1-DIA) workflow shows that coordinated proteotype data acquisition is feasible from clinical specimens using such standardized strategies. This work paves the way for the distributed multi-omic digitization of large clinical specimen cohorts across multiple sites as a prerequisite for turning molecular precision medicine into reality.

To answer the increasing need for detecting and validating protein biomarkers in clinical specimens, proteomic techniques are required that support the fast, reproducible and quantitative analysis of large clinical sample cohorts. Targeted mass spectrometry techniques, specifically SRM, PRM and the massively parallel SWATH/DIA technique have emerged as a powerful method for biomarker research. For optimal performance, they require prior knowledge about the fragment ion spectra of targeted peptides. In this report, we describe a mass spectrometric (MS) pipeline and spectral resource to support data-independent acquisition (DIA) and parallel reaction monitoring (PRM) based biomarker studies. To build the spectral resource we integrated common open-source MS computational tools to assemble an open source computational workflow based on Docker. It was then applied to generate a comprehensive DIA pan-human library (DPHL) from 1,096 data dependent acquisition (DDA) MS raw files, and it comprises 242,476 unique peptide sequences from 14,782 protein groups and 10,943 SwissProt-annotated proteins expressed in 16 types of cancer samples. In particular, tissue specimens from patients with prostate cancer, cervical cancer, colorectal cancer, hepatocellular carcinoma, gastric cancer, lung adenocarcinoma, squamous cell lung carcinoma, diseased thyroid, glioblastoma multiforme, sarcoma and diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL), as well as plasma samples from a range of hematologic malignancies were collected from multiple clinics in China, the Netherlands and Singapore and included in the resource. This extensive spectral resource was then applied to a prostate cancer cohort of 17 patients, consisting of 8 patients with prostate cancer (PCa) and 9 with benign prostate hyperplasia (BPH), respectively. Data analysis of DIA data from these samples identified differential expressions of FASN, TPP1 and SPON2 in prostate tumors. Thereafter, PRM validation was applied to a larger PCa cohort of 57 patients and the differential expressions of FASN, TPP1 and SPON2 in prostate tumors were validated. As a second application, the DPHL spectral resource was applied to a patient cohort consisting of samples from 19 DLBCL patients and 18 healthy individuals. Differential expressions of CRP, CD44 and SAA1 between DLBCL cases and healthy controls were detected by DIA-MS and confirmed by PRM. These data demonstrate that the DPHL supported that DIA-PRM MS pipeline enables robust protein biomarker discoveries.

ABSTRACT The uridine derivatives UDP-glucose and UDP- N -acetylglucosamine are important for cell wall construction as they are the precursors for the synthesis of β-1,3-glucan and chitin, respectively. Previous studies have demonstrated attenuated virulence of uridine auxotrophs in mice, which has been attributed to insufficient uridine levels for growth in the host. We have discovered that uridine deprivation in the uridine auxotroph ura3 ΔΔ disrupts cell wall architecture by increasing surface mannans, exposing β-1,3-glucan and chitin, and decreasing UDP-sugar levels. Cell wall architecture and UDP-sugars can be rescued with uridine supplementation. The cell wall architectural disruptions in the ura3 ΔΔ mutant also impact immune activation since the mutant elicited greater TNFα secretion from RAW264.7 macrophages than wild type. To determine if cell wall defects contributed to decreased virulence in the ura3 ΔΔ mutant, we used a murine model of systemic infection. Mice infected with the ura3 ΔΔ mutant exhibited increased survival and reduced kidney fungal burden compared with mice infected with wild type. However, suppression of the immune response with cyclophosphamide did not rescue virulence in mice infected with the ura3 ΔΔ mutant, indicating the attenuation in virulence of uridine auxotrophs can be attributed to decreased growth in the host but not increased exposure of β-1,3-glucan. Moreover, the ura3 ΔΔ mutant is unable to grow on ex vivo kidney agar, which demonstrates its inability to colonize the kidneys due to poor growth. Thus, although uridine auxotrophy elicits changes to cell wall architecture that increase the exposure of immunogenic polymers, metabolic fitness costs more strongly drive the observed virulence attenuation. IMPORTANCE Candida albicans is a common cause of bloodstream infections (candidemia). Treatment of these bloodstream infections is made difficult because of increasing antifungal resistance and drug toxicity. Thus, new tactics are needed for antifungal drug development, with immunotherapy being of particular interest. The cell wall of C. albicans is composed of highly immunogenic polymers, particularly β-1,3-glucan. However, β-1,3-glucan is naturally masked by an outer layer of mannoproteins, which hampers the detection of the fungus by the host immune system. Alteration in cell wall components has been shown to increase β-1,3-glucan exposure; however, it is unknown how the inability to synthesize precursors to cell wall components affects unmasking. Here, we demonstrate how cell wall architecture is altered in response to a deficit in precursors for cell wall synthesis and how uridine is a crucial component of these precursors.