Abstract Motivation Protein aggregation is associated with highly debilitating human disorders and constitutes a major bottleneck for producing therapeutic proteins. Our knowledge of the human protein structures repertoire has dramatically increased with the recent development of the AlphaFold (AF) deep-learning method. This structural information can be used to understand better protein aggregation properties and the rational design of protein solubility. This article uses the Aggrescan3D (A3D) tool to compute the structure-based aggregation predictions for the human proteome and make the predictions available in a database form. Results Here, we present the A3D Database, in which we analyze the AF-predicted human protein structures (for over 17 thousand non-membrane proteins) in terms of their aggregation properties using the A3D tool. Each entry of the A3D Database provides a detailed analysis of the structure-based aggregation propensity computed with A3D. The A3D Database implements simple but useful graphical tools for visualizing and interpreting protein structure datasets. We discuss case studies illustrating how the database could be used to analyze physiologically relevant proteins. Furthermore, the database enables testing the influence of user-selected mutations on protein solubility and stability, all integrated into a user-friendly interface. Availability and implementation A3D Database is freely available at: http://biocomp.chem.uw.edu.pl/A3D2/hproteome

ABSTRACT hnRNPDL is a ribonucleoprotein (RNP) involved in transcription and RNA-processing, with missense mutations causing limb-girdle muscular dystrophy-3 (LGMDD3). Mammalian-specific alternative splicing (AS) renders three natural isoforms, hnRNPDL-2 being predominant in humans. We present the cryo-electron microscopy structure of full-length hnRNPDL-2 amyloid fibrils, which are stable, non-toxic, and bind nucleic acids, with the RNA binding domains building a solenoidal coat around them. The amyloid core consists of a single Gly/Tyr-rich and highly hydrophilic filament containing internal water channels. The architecture and activity of hnRNPDL-2 fibrils are reminiscent of functional amyloids, our results suggesting that LGMDD3 might be a loss-of-function disease associated with impaired fibrillation. Strikingly, the fibril core matches exon 6, absent in the soluble hnRNPDL-3 isoform. This provides structural evidence for AS controlling hnRNPDL assembly by precisely including/skipping an amyloid exon, a mechanism that holds the potential to generate functional diversity in RNPs.

The recent coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has spurred intense research efforts to develop new materials with antiviral activity. In this study, we genetically engineered amyloid-based nanofibrils for capturing and neutralizing SARS-CoV-2. Building upon the amyloid properties of a short Sup35 yeast prion sequence, we fused it to SARS-CoV-2 receptor-binding domain (RBD) capturing proteins, LCB1 and LCB3. By tuning the reaction conditions, we achieved the spontaneous self-assembly of the Sup35-LCB1 fusion protein into a highly homogeneous and well-dispersed amyloid-like fibrillar material. These nanofibrils exhibited high affinity for the SARS-CoV-2 RBD, effectively inhibiting its interaction with the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor, the primary entry point for the virus into host cells. We further demonstrate that this functional nanomaterial entraps and neutralizes SARS-CoV-2 virus-like particles (VLPs), with a potency comparable to that of therapeutic antibodies. As a proof of concept, we successfully fabricated patterned surfaces that selectively capture SARS-CoV-2 RBD protein on wet environments. Collectively, these findings suggest that these protein-only nanofibrils hold promise as disinfecting coatings endowed with selective SARS-CoV-2 neutralizing properties to combat viral spread or in the development of sensitive viral sampling and diagnostic tools.