α-Synuclein (aSyn) fibrillar polymorphs have distinct in vitro and in vivo seeding activities, contributing differently to synucleinopathies. Despite numerous prior attempts, how polymorphic aSyn fibrils differ in atomic structure remains elusive. Here, we present fibril polymorphs from the full-length recombinant human aSyn and their seeding capacity and cytotoxicity in vitro. By cryo-electron microscopy helical reconstruction, we determine the structures of the two predominant species, a rod and a twister, both at 3.7 Å resolution. Our atomic models reveal that both polymorphs share a kernel structure of a bent β-arch, but differ in their inter-protofilament interfaces. Thus, different packing of the same kernel structure gives rise to distinct fibril polymorphs. Analyses of disease-related familial mutations suggest their potential contribution to the pathogenesis of synucleinopathies by altering population distribution of the fibril polymorphs. Drug design targeting amyloid fibrils in neurodegenerative diseases should consider the formation and distribution of concurrent fibril polymorphs.

Regulated by pH, membrane-anchored proteins E and M function during dengue virus maturation and membrane fusion. Our atomic model of the whole virion from cryo-electron microscopy at 3.5-Å resolution reveals that in the mature virus at neutral extracellular pH, the N-terminal 20-amino-acid segment of M (involving three pH-sensing histidines) latches and thereby prevents spring-loaded E fusion protein from prematurely exposing its fusion peptide. This M latch is fastened at an earlier stage, during maturation at acidic pH in the trans-Golgi network. At a later stage, to initiate infection in response to acidic pH in the late endosome, M releases the latch and exposes the fusion peptide. Thus, M serves as a multistep chaperone of E to control the conformational changes accompanying maturation and infection. These pH-sensitive interactions could serve as targets for drug discovery.

Abstract EGCG, the most abundant favanol in green tea, is one of the few natural compounds known to inhibit amyloid fibril formation of proteins associated with neurodegeneration, and to disaggregate amyloid fibrils. Little is known of the mechanism of molecular action of EGCG, or how it or other small molecules interact with amyloid fibrils. Here we present a 3.9 Å resolution cryoEM structure that reveals the site of EGCG binding to Alzheimer’s disease (AD) brain-derived tau fibrils. The structure suggests that EGCG disaggregates fibrils of AD-tau by wedging into a cleft that is at the interface of two protofilaments of the paired helical filament, and by causing charge repulsions between tau layers of the fibril. In support of this, we observe separation of the protofilaments that EGCG wedges between, and accompanying displacement of the adjacent β-helix domain. By resolving the site of EGCG binding, our structure defines a pharmacophore-like cleft in the AD-tau fibril that will be of use for the discovery of surrogate compounds with more desirable drug-like properties.

Abstract Like other negative-strand RNA viruses (NSVs) such as influenza and rabies, vesicular stomatitis virus (VSV) has a three-layered organization: a layer of matrix protein (M) resides between the membrane envelope, studded by glycoprotein (G), and the nucleocapsid, composed of the nucleocapsid protein (N) and the encapsidated genomic RNA. Lack of in situ atomic structures of these viral components has limited our understanding of the virion assembly mechanism. Here, by cryoEM and sub-particle reconstruction, we have determined the in situ structures of M and N inside VSV at 3.47 Å resolution. In the virion, N and M have a stoichiometry of 1:2. The in situ structures of both N and M differ from their crystal structures in their N-terminal segments and oligomerization loops. N-RNA, N-N, and N-M-M interactions govern the formation of the capsid. A double layer of M contributes to packaging of the helical nucleocapsid: the inner M (IM) joins neighboring turns of the N helix, while the outer M (OM) contacts G and the membrane envelope. The pseudo-crystalline organization of G is further mapped by cryoET. The mechanism of VSV assembly is delineated by the network interactions of these viral components.

Based on (2.712±0.014)×109  ψ(3686) events collected by the BESIII Collaboration, evidence of the hadronic decay hc→KS0K+π−+c.c. is found with a significance of 4.3σ in the ψ(3686)→π0hc process. The branching fraction of hc→KS0K+π−+c.c. is measured to be (7.3±1.8±0.8)×10−4, where the first and second uncertainties are statistical and systematic, respectively. Combining with the exclusive decay width of ηc→KK¯π, our result indicates inconsistencies with both pQCD and NRQCD predictions. Published by the American Physical Society 2024

Abstract FTLD is the third most common neurodegenerative condition, following only Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. FTLD typically presents in 45-64-year-olds with behavioral changes or progressive decline of language skills. The subtype FTLD-TDP is characterized by certain clinical symptoms and pathological neuronal inclusions detected by TDP-43 immunoreactivity. Here, we extracted amyloid fibrils from brains of four patients, representing four out of five FTLD-TDP subclasses and determined their near-atomic resolution structures by cryo-EM. Unexpectedly, all amyloid fibrils examined are composed of a 135-residue C-terminal fragment of TMEM106B, a lysosomal membrane protein previously implicated as a genetic risk factor for FTLD-TDP. In addition to TMEM106B fibrils, abundant non-fibrillar aggregated TDP-43 is present, as revealed by immunogold labeling. Our observations confirm that FTLD-TDP is an amyloid-involved disease and suggest that amyloid involvement in FTLD-TDP is of protein TMEM106B, rather than of TDP-43.

Abstract Reducing fibrous aggregates of protein tau is a possible strategy for halting progression of Alzheimer’s disease (AD). Previously we found that in vitro the D-peptide D-TLKIVWC disassembles tau fibrils from AD brains (AD-tau) into benign segments with no energy source present beyond ambient thermal agitation. This disassembly by a short peptide was unexpected, given that AD-tau is sufficiently stable to withstand disassembly in boiling SDS detergent. To consider D peptide-mediated disassembly as a potential therapeutic for AD, it is essential to understand the mechanism and energy source of the disassembly action. We find assembly of D-peptides into amyloid-like fibrils is essential for tau fibril disassembly. Cryo-EM and atomic force microscopy reveal that these D-peptide fibrils have a right-handed twist and embrace tau fibrils which have a left-handed twist. In binding to the AD-tau fibril, the oppositely twisted D-peptide fibril produces a strain, which is relieved by disassembly of both fibrils. This strain-relief mechanism appears to operate in other examples of amyloid fibril disassembly and provides a new direction for the development of first-in-class therapeutics for amyloid diseases.

TDP-43 is an essential DNA/RNA processing protein that undergoes both functional and pathogenic aggregation. Functional TDP-43 aggregates are reversible, forming transient species such as nuclear bodies, stress granules, and myo-granules. In contrast pathogenic TDP-43 aggregates are irreversible, forming stable intracellular amyloid-like inclusions. These inclusions are the primary pathology of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration with TDP-43 inclusions (FTLD-TDP). Disease-associated, hereditary mutations in TDP-43 are known to accelerate the deposition of irreversible aggregates in the cytoplasm. Reversible TDP-43 aggregation has been shown to precede the formation of irreversible amyloid fibrils similar to the behavior of proteins hnRNPA1 and FUS. Still unknown, however, are the structural features of TDP-43 fibrils that confer both reversibility and irreversibility and how hereditary mutations can impose irreversible aggregation. Here, we determined the structures of amyloid fibrils formed by two segments previously reported to be the pathogenic cores of TDP-43 aggregation; these are termed SegA (residues 311-360) and SegB A315E (residues 286-331 containing the ALS hereditary mutation A315E). SegA forms three polymorphs, all with dagger-shaped folds. SegB forms R-shaped folds. All four polymorphs have folds confined to two dimensions, and are stabilized by hydrophobic cores and peripheral hydrogen bonds. Energetic analysis suggests that the dagger-shaped polymorphs are examples of the irreversible fibril structures of TDP-43, whereas the SegB polymorph may participate in both reversible and irreversible fibril structure. Our structure suggests how the A315E mutation may convert this polymorph to the irreversible type and lead to mutation-enhanced pathology.

We present the first search for the leptonic decays D*+→e+νe and D*+→μ+νμ by analyzing a data sample of electron-positron collisions recorded with the BESIII detector at center-of-mass energies between 4.178 and 4.226 GeV, corresponding to an integrated luminosity of 6.32  fb−1. No significant signal is observed. The upper limits on the branching fractions for D*+→e+νe and D*+→μ+νμ are set to be 1.1×10−5 and 4.3×10−6 at 90% confidence level, respectively. Published by the American Physical Society 2024