The highly prevalent parasite Toxoplasma gondii manipulates its host's behavior. In infected rodents, the behavioral changes increase the likelihood that the parasite will be transmitted back to its definitive cat host, an essential step in completion of the parasite's life cycle. The mechanism(s) responsible for behavioral changes in the host is unknown but two lines of published evidence suggest that the parasite alters neurotransmitter signal transduction: the disruption of the parasite-induced behavioral changes with medications used to treat psychiatric disease (specifically dopamine antagonists) and identification of a tyrosine hydroxylase encoded in the parasite genome. In this study, infection of mammalian dopaminergic cells with T. gondii enhanced the levels of K+-induced release of dopamine several-fold, with a direct correlation between the number of infected cells and the quantity of dopamine released. Immunostaining brain sections of infected mice with dopamine antibody showed intense staining of encysted parasites. Based on these analyses, T. gondii orchestrates a significant increase in dopamine metabolism in neural cells. Tyrosine hydroxylase, the rate-limiting enzyme for dopamine synthesis, was also found in intracellular tissue cysts in brain tissue with antibodies specific for the parasite-encoded tyrosine hydroxylase. These observations provide a mechanism for parasite-induced behavioral changes. The observed effects on dopamine metabolism could also be relevant in interpreting reports of psychobehavioral changes in toxoplasmosis-infected humans.

Molecular recognition reagents are key tools for understanding biological processes and are used universally by scientists to study protein expression, localisation and interactions. Antibodies remain the most widely used of such reagents and many show excellent performance, although some are poorly characterised or have stability or batch variability issues, supporting the use of alternative binding proteins as complementary reagents for many applications. Here we report on the use of Affimer proteins as research reagents. We selected 12 diverse molecular targets for Affimer selection to exemplify their use in common molecular and cellular applications including the (a) selection against various target molecules; (b) modulation of protein function in vitro and in vivo; (c) labelling of tumour antigens in mouse models; and (d) use in affinity fluorescence and super-resolution microscopy. This work shows that Affimer proteins, as is the case for other alternative binding scaffolds, represent complementary affinity reagents to antibodies for various molecular and cell biology applications.

Monoclonal antibodies have revolutionized therapies, but non-immunoglobulin scaffolds are becoming compelling alternatives owing to their adaptability. Their ability to be labeled with imaging or cytotoxic compounds and to create multimeric proteins is an attractive strategy for therapeutics. Focusing on HER2, a frequently overexpressed receptor in breast cancer, this study addresses some limitations of conventional targeting moieties by harnessing the potential of these scaffolds. HER2-binding Affimers were isolated and characterized, demonstrating potency as binding reagents and efficient internalization by HER2-overexpressing cells. Affimers conjugated with cytotoxic agent achieved dose-dependent reductions in cell viability within HER2-overexpressing cell lines. Bispecific Affimers, targeting HER2 and virus-like particles, facilitated efficient internalization of virus-like particles carrying enhanced green fluorescent protein (eGFP)-encoding RNA, leading to protein expression. Anti-HER2 affibody or designed ankyrin repeat protein (DARPin) fusion constructs with the anti-VLP Affimer further underscore the adaptability of this approach. This study demonstrates the versatility of scaffolds for precise delivery of cargos into cells, advancing biotechnology and therapeutic research.

Background: MicroRNAs play an important role in the regulation of mRNA translation, and have therapeutic potential in cancer and other diseases. Methods: To profile the landscape of microRNAs with significant cytotoxicity in the context of glioblastoma (GBM), we performed a high-throughput screen using a synthetic oligonucleotide library representing all known human microRNAs in adult and pediatric GBM cells. Bio-informatics analysis were used to refine this list and the top seven microRNAs were validated in a larger panel of cells by flow-cytometry, and RTqPCR. The downstream mechanism of the strongest and most consistent candidate was investigated by siRNAs, 3'UTR luciferase assays and Western Blotting. Results: Our screen identified ~100 significantly cytotoxic microRNAs with 70% concordance between cell lines. MicroRNA-1300 (miR-1300) was the most potent and robust candidate. We observed a striking binucleated phenotype in miR-1300 expressing cells and characterized the mechanism of action as cytokinesis failure followed by apoptosis, which was observed in an extended GBM cell panel including two stem-like patient-derived cultures. We identified the physiological role of miR-1300 as a regulator of endomitosis in megakaryocyte differentiation where blockade of cytokinesis is an essential step. In glioblastoma cells, the oncogene Epithelial Cell Transforming 2 (ECT2) was validated as a direct key target of miR-1300. ECT2 siRNA phenocopied the effects of miR-1300, and its overexpression led to a significant rescue of miR-1300 induced binucleation. Conclusion: MiR-1300 was identified as a novel regulator of endomitosis with translatable potential for therapeutic application. The datasets will be a resource for the neuro-oncology community.

ABSTRACT RAS mutations are the most common oncogenic drivers across human cancers, but there remains a paucity of clinically-validated pharmacological inhibitors of RAS, as druggable pockets have proven difficult to identify. We have identified two RAS-binding Affimer proteins, K3 and K6, that inhibit nucleotide exchange and downstream signalling pathways with distinct isoform and mutant profiles. Affimer K6 is the first biologic to bind in the SI/SII pocket, whilst Affimer K3 is the first non-covalent inhibitor of the SII region, revealing a novel RAS conformer with a large, druggable SII/α3 pocket. This work demonstrates the potential of using biologics with small interface surfaces to select novel druggable conformations in conjunction with pharmacophore identification for hard-to-drug proteins.

Abstract Despite SH2 domains, being pivotal in protein interactions linked to various diseases like cancer, we lack specific research tools for intracellular assays. Understanding SH2-mediated interactions and creating effective inhibitors requires tools which target individual protein domains. Affimer reagents exhibit promise, yet their potential against the extensive SH2 domain family remains largely unexplored. Our study aimed to bridge this gap by identifying Affimer reagents that selectively bind to 22 out of 41 SH2 domains. These reagents enabled a medium-throughput screening approach resembling siRNA studies, shedding light on their functionality. Notably, select Affimers demonstrated the ability to curtail the nuclear translocation of pERK, with Grb2 being a prominent target. Further analyses revealed that these Grb2-specific Affimer reagents displayed competitive inhibition with impressive metrics: IC50s ranging from 270.9 nM to 1.22 µM, together with low nanomolar binding affinities. Moreover, they exhibited the ability to pull down endogenous Grb2 from cell lysates, illustrating their efficacy in binding the Grb2 SH2 domain. This comprehensive assessment underscores the potential of Affimer reagents as domain-specific inhibitors. Their viability for medium/high-throughput phenotypic screening presents a promising avenue via which to identify and characterize potential drug targets within the SH2 domain family.