The first structure of a flavivirus has been determined by using a combination of cryoelectron microscopy and fitting of the known structure of glycoprotein E into the electron density map. The virus core, within a lipid bilayer, has a less-ordered structure than the external, icosahedral scaffold of 90 glycoprotein E dimers. The three E monomers per icosahedral asymmetric unit do not have quasiequivalent symmetric environments. Difference maps indicate the location of the small membrane protein M relative to the overlaying scaffold of E dimers. The structure suggests that flaviviruses, and by analogy also alphaviruses, employ a fusion mechanism in which the distal beta barrels of domain II of the glycoprotein E are inserted into the cellular membrane.

Unveiling the Zika virus The ongoing Zika virus epidemic is of grave concern because of its apparent links to congenital microcephaly and Guillain-Barré syndrome. Sirohi et al. present a near-atomic-resolution structure of mature Zika virus determined by cryo-electron microscopy. The structure is mainly similar to that of other flaviviruses such as dengue virus; however, there are differences in a region that may be involved in binding to host receptors. The structure provides a foundation for analysis of the antigenicity and pathogenesis of Zika virus. Science , this issue p. 467

Angewandte ChemieVolume 67, Issue 1 p. 32-32 Zuschriften Zur Permethylierung von Zuckern und Glykosiden Prof. Dr. Richard Kuhn, Prof. Dr. Richard Kuhn Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung Heidelberg, Institut für ChemieSearch for more papers by this authorHeinrich Trischmann, Heinrich Trischmann Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung Heidelberg, Institut für ChemieSearch for more papers by this authorDr. Irmentraut Löw, Dr. Irmentraut Löw Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung Heidelberg, Institut für ChemieSearch for more papers by this author Prof. Dr. Richard Kuhn, Prof. Dr. Richard Kuhn Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung Heidelberg, Institut für ChemieSearch for more papers by this authorHeinrich Trischmann, Heinrich Trischmann Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung Heidelberg, Institut für ChemieSearch for more papers by this authorDr. Irmentraut Löw, Dr. Irmentraut Löw Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung Heidelberg, Institut für ChemieSearch for more papers by this author First published: 7. Januar 1955 https://doi.org/10.1002/ange.19550670108Citations: 481AboutPDF ToolsRequest permissionAdd to favorites ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat No abstract is available for this article.Citing Literature Volume67, Issue17. Januar 1955Pages 32-32 This is the German version of Angewandte Chemie. Note for articles published since 1962: Do not cite this version alone. Take me to the International Edition version with citable page numbers, DOI, and citation export. We apologize for the inconvenience. RelatedInformation

Many viruses go through a maturation step in the final stages of assembly before being transmitted to another host. The maturation process of flaviviruses is directed by the proteolytic cleavage of the precursor membrane protein (prM), turning inert virus into infectious particles. We have determined the 2.2 angstrom resolution crystal structure of a recombinant protein in which the dengue virus prM is linked to the envelope glycoprotein E. The structure represents the prM-E heterodimer and fits well into the cryo-electron microscopy density of immature virus at neutral pH. The pr peptide beta-barrel structure covers the fusion loop in E, preventing fusion with host cell membranes. The structure provides a basis for identifying the stages of its pH-directed conformational metamorphosis during maturation, ending with release of pr when budding from the host.

Dengue virus (DENV) modifies cellular membranes to establish its sites of replication. Although the 3D architecture of these structures has recently been described, little is known about the cellular pathways required for their formation and expansion. In this report, we examine the host requirements for DENV replication using a focused RNAi analysis combined with validation studies using pharmacological inhibitors. This approach identified three cellular pathways required for DENV replication: autophagy, actin polymerization, and fatty acid biosynthesis. Further characterization of the viral modulation of fatty acid biosynthesis revealed that a key enzyme in this pathway, fatty acid synthase (FASN), is relocalized to sites of DENV replication. DENV nonstructural protein 3 (NS3) is responsible for FASN recruitment, inasmuch as ( i ) NS3 expressed in the absence of other viral proteins colocalizes with FASN and ( ii ) NS3 interacts with FASN in a two-hybrid assay. There is an associated increase in the rate of fatty acid biosynthesis in DENV-infected cells, and de novo synthesized lipids preferentially cofractionate with DENV RNA. Finally, purified recombinant NS3 stimulates the activity of FASN in vitro. Taken together, these experiments suggest that DENV co-opts the fatty acid biosynthetic pathway to establish its replication complexes. This study provides mechanistic insight into DENV membrane remodeling and highlights the potential for the development of therapeutics that inhibit DENV replication by targeting the fatty acid biosynthetic pathway.

Abstract Ticks transmit more pathogens to humans and animals than any other arthropod. We describe the 2.1 Gbp nuclear genome of the tick, Ixodes scapularis (Say), which vectors pathogens that cause Lyme disease, human granulocytic anaplasmosis, babesiosis and other diseases. The large genome reflects accumulation of repetitive DNA, new lineages of retro-transposons, and gene architecture patterns resembling ancient metazoans rather than pancrustaceans. Annotation of scaffolds representing ∼57% of the genome, reveals 20,486 protein-coding genes and expansions of gene families associated with tick–host interactions. We report insights from genome analyses into parasitic processes unique to ticks, including host ‘questing’, prolonged feeding, cuticle synthesis, blood meal concentration, novel methods of haemoglobin digestion, haem detoxification, vitellogenesis and prolonged off-host survival. We identify proteins associated with the agent of human granulocytic anaplasmosis, an emerging disease, and the encephalitis-causing Langat virus, and a population structure correlated to life-history traits and transmission of the Lyme disease agent.

Improved technology for reconstructing cryo-electron microscopy (cryo-EM) images has now made it possible to determine secondary structural features of membrane proteins in enveloped viruses. The structure of mature dengue virus particles was determined to a resolution of 9.5 Å by cryo-EM and image reconstruction techniques, establishing the secondary structural disposition of the 180 envelope (E) and 180 membrane (M) proteins in the lipid envelope. The α-helical 'stem' regions of the E molecules, as well as part of the N-terminal section of the M proteins, are buried in the outer leaflet of the viral membrane. The 'anchor' regions of E and the M proteins each form antiparallel E-E and M-M transmembrane α-helices, leaving their C termini on the exterior of the viral membrane, consistent with the predicted topology of the unprocessed polyprotein. This is one of only a few determinations of the disposition of transmembrane proteins in situ and shows that the nucleocapsid core and envelope proteins do not have a direct interaction in the mature virus.

Abstract

 Dengue virus, a member of the Flaviviridae family, has a surface composed of 180 copies each of the envelope (E) glycoprotein and the membrane (M) protein. The crystal structure of an N-terminal fragment of E has been determined and compared with a previously described structure. The primary difference between these structures is a 10° rotation about a hinge relating the fusion domain DII to domains DI and DIII. These two rigid body components were used for independent fitting of E into the cryo-electron microscopy maps of both immature and mature dengue viruses. The fitted E structures in these two particles showed a difference of 27° between the two components. Comparison of the E structure in its postfusion state with that in the immature and mature virions shows a rotation approximately around the same hinge. Flexibility of E is apparently a functional requirement for assembly and infection of flaviviruses.

Flaviviruses, the human pathogens responsible for dengue fever, West Nile fever, tick-borne encephalitis, and yellow fever, are endemic in tropical and temperate parts of the world. The flavivirus nonstructural protein 1 (NS1) functions in genome replication as an intracellular dimer and in immune system evasion as a secreted hexamer. We report crystal structures for full-length, glycosylated NS1 from West Nile and dengue viruses. The NS1 hexamer in crystal structures is similar to a solution hexamer visualized by single-particle electron microscopy. Recombinant NS1 binds to lipid bilayers and remodels large liposomes into lipoprotein nanoparticles. The NS1 structures reveal distinct domains for membrane association of the dimer and interactions with the immune system and are a basis for elucidating the molecular mechanism of NS1 function.

Dengue virus is responsible for ≈50–100 million infections, resulting in nearly 24,000 deaths annually. The capsid (C) protein of dengue virus is essential for specific encapsidation of the RNA genome, but little structural information on the C protein is available. We report the solution structure of the 200-residue homodimer of dengue 2 C protein. The structure provides, to our knowledge, the first 3D picture of a flavivirus C protein and identifies a fold that includes a large dimerization surface contributed by two pairs of helices, one of which has characteristics of a coiled-coil. NMR structure determination involved a secondary structure sorting approach to facilitate assignment of the intersubunit nuclear Overhauser effect interactions. The dimer of dengue C protein has an unusually high net charge, and the structure reveals an asymmetric distribution of basic residues over the surface of the protein. Nearly half of the basic residues lie along one face of the dimer. In contrast, the conserved hydrophobic region forms an extensive apolar surface at a dimer interface on the opposite side of the molecule. We propose a model for the interaction of dengue C protein with RNA and the viral membrane that is based on the asymmetric charge distribution of the protein and is consistent with previously reported results.