ABSTRACT We investigate the use of confidence scores to predict the accuracy of a given AlphaFold model for drug discovery. Predicted accuracy is improved by eliminating confidence scores below 80, due to effects of disorder. 95% of models corresponding to a set of recent crystal structures are accurate at the fold level. Conformational discordance in the training set has a more significant effect on accuracy than sequence divergence. We propose criteria for models and residues that are possibly useful for virtual screening, by which AlphaFold provides models for half of understudied (dark) human proteins and two-thirds of residues in those models.

ABSTRACT The PDZ domain is a highly abundant protein-protein interaction domain that exists in many signaling proteins, such as PICK1. Despite the highly conserved structure of the PDZ family, the PDZ family has an extremely low sequence identity, making each PDZ domain unique. PICK1 is the only protein in the human genome that is comprised of a PDZ domain and a BAR domain. PICK1 regulates surface membrane proteins and has been identified as an integral player in drug addiction. Like many PDZ-containing proteins, PICK1 is positively regulated by its PDZ domain and has thus drawn attention to be a potential drug target to curb the effects of substance abuse. The goal of this study is to use all-atom molecular dynamics simulations and the electrostatic analysis program, DelPhi, to better understand the unique interactions and dynamic changes in the PICK1 PDZ domain upon complex formation. Our results demonstrated that the PICK1 PDZ domain shares similar canonical PDZ-ligand hydrogen bonding networks and fluctuations of the carboxylate-binding loop to other PDZ domains. Furthermore, our results are unique to the PICK1 PDZ domain as we reveal that the binding of ligand opens up the binding pocket and, at the same time, reduces the fluctuations of both the central part of the binding pocket and the short loop region between the αA-helix and βC-strand. More importantly, the binding of ligand resulted in charge redistribution at the binding pocket region as well as the N- and C-termini of the PDZ domain that are not a part of the binding pocket. These results suggest that the electrostatic allostery resulted from ligand binding could be the key factor leading to the changes in dynamics which may be associated with the activation of PICK1. Based on these results, an effective drug to target PDZ domain must not only stably bind to the PICK1 PDZ domain but also prevent the electrostatic allostery of the PDZ domain.

ABSTRACT ATG5 is one of the core autophagy proteins with additional functions such as noncanonical membrane atg8ylation, which among a growing number of biological outputs includes control of tuberculosis in animal models. Here we show that ATG5 associates with retromer’s core components VPS26, VPS29 and VPS35 and modulates retromer function. Knockout of ATG5 blocked trafficking of a key glucose transporter sorted by the retromer, GLUT1, to the plasma membrane. Knockouts of other genes essential for membrane atg8ylation, of which ATG5 is a component, affected GLUT1 sorting, indicating that membrane atg8ylation as a process affects retromer function and endosomal sorting. The contribution of membrane atg8ylation to retromer function in GLUT1 sorting was independent of canonical autophagy. These findings expand the scope of membrane atg8ylation to specific sorting processes in the cell dependent on the retromer and its known interactors.

Segmented cine imaging using a balanced steady-state free precession sequence is the gold standard for accurately quantifying cardiac function and myocardial mass. However, this method suffers from inefficient K-space sampling, resulting in long scan times, and requires multiple breath holds that can be difficult for some patients. Real-time compressed sensing (CS) cine reduces image acquisition time through K-space undersampling and iterative reconstruction, enabling rapid magnetic resonance (MR) imaging. Further large-scale studies need to be conducted to validate its effectiveness. In this study, we assessed image quality and left ventricular (LV) function during the routine clinical use of CS imaging in cardiovascular MR (CMR) to determine the feasibility of using CS cine.

Canonical autophagy captures within specialized double-membrane organelles, termed autophagosomes, an array of cytoplasmic components destined for lysosomal degradation. An autophagosome is completed when the growing phagophore undergoes ESCRT-dependent membrane closure, a prerequisite for its subsequent fusion with endolysosomal organelles and degradation of the sequestered cargo. ATG9A, a key integral membrane protein of the autophagy pathway, is best known for its role in the formation and expansion of phagophores. Here, we report a hitherto unappreciated function of mammalian ATG9A in directing autophagosome closure. ATG9A partners with IQGAP1 and key ESCRT-III component CHMP2A to facilitate this final stage in autophagosome formation. Thus, ATG9A is a central hub governing all major aspects of autophagosome membrane biogenesis, from phagophore formation to its closure, and is a unique ATG factor with progressive functionalities affecting the physiological outputs of autophagy.

ATG5 is one of the core autophagy proteins with additional functions such as noncanonical membrane atg8ylation, which among a growing number of biological outputs includes control of tuberculosis in animal models. Here, we show that ATG5 associates with retromer’s core components VPS26, VPS29, and VPS35 and modulates retromer function. Knockout of ATG5 blocked trafficking of a key glucose transporter sorted by the retromer, GLUT1, to the plasma membrane. Knockouts of other genes essential for membrane atg8ylation, of which ATG5 is a component, affected GLUT1 sorting, indicating that membrane atg8ylation as a process affects retromer function and endosomal sorting. The contribution of membrane atg8ylation to retromer function in GLUT1 sorting was independent of canonical autophagy. These findings expand the scope of membrane atg8ylation to specific sorting processes in the cell dependent on the retromer and its known interactors.