The radial spoke (RS) transmits mechanochemical signals from the central pair apparatus (CP) to axonemal dynein arms to coordinate ciliary motility. The RS head, directly contacting with CP, differs dramatically in morphology between protozoan and mammal. Here we show the murine RS head is compositionally distinct from the Chlamydomonas one. Our reconstituted murine RS head core complex consists of Rsph1, Rsph3b, Rsph4a, and Rsph9, lacking Rsph6a whose orthologue exists in the Chlamydomonas RS head. We present the unprecedented cryo-EM structure of RS head core complex at 4.5 angstrom resolution and identified the subunit location and their interaction network. In this complex, Rsph3b, Rsph4a, and Rsph9 forms a compact body with Rsph4a serving possibly as an assembly scaffold and Rsph3b in a location that might link the head with stalk. Interestingly, two Rsph1 subunits constitute the two stretching-arms possibly for optimized RS-CP interaction. We also propose a sawtooth model for the RS-CP interaction. Our study suggests that the RS head experiences profound remodeling to probably comply with both structural and functional alterations of the axoneme during evolution.

The H7 subtype avian influenza viruses (AIV) have a much longer history and their adaptation through evolution pose continuous threat to humans 1 . Since 2013 March, the novel reasserted H7N9 subtype have transmitted to humans through their repeated assertion in the poultry market. Through repeated transmission, H7N9 gradually became the second AIV subtype posing greater public health risk after H5N1 2,3 . After infection, how the virus tunes its genome to adapt and evolve in humans remains unknown. Through direct amplification of H7N9 and high throughput (HT) sequencing of full genomes from the swabs and lower respiratory tract samples collected from infected patients in Shenzhen, China, we have analyzed the in vivo H7N9 mutations at the level of whole genomes and have compared with the genomes derived by in vitro cultures. These comparisons and frequency analysis against the H7N9 genomes in the public database, 40 amino acids were identified that play potential roles in virus adaptation during H7N9 infection in humans. Various synonymous mutations were also identified that might be crucial to H7N9 adaptation in humans. The mechanism of these mutations occurred in a single infection are discussed in this study.