The COVID-19 pandemic, caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is a grave threat to public health and the global economy. SARS-CoV-2 is closely related to the more lethal but less transmissible coronaviruses SARS-CoV-1 and Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV). Here, we have carried out comparative viral-human protein-protein interaction and viral protein localization analyses for all three viruses. Subsequent functional genetic screening identified host factors that functionally impinge on coronavirus proliferation, including Tom70, a mitochondrial chaperone protein that interacts with both SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2 ORF9b, an interaction we structurally characterized using cryo-electron microscopy. Combining genetically validated host factors with both COVID-19 patient genetic data and medical billing records identified molecular mechanisms and potential drug treatments that merit further molecular and clinical study.

Nanobodies that neutralize Monoclonal antibodies that bind to the spike protein of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) show therapeutic promise but must be produced in mammalian cells and need to be delivered intravenously. By contrast, single-domain antibodies called nanobodies can be produced in bacteria or yeast, and their stability may enable aerosol delivery. Two papers now report nanobodies that bind tightly to spike and efficiently neutralize SARS-CoV-2 in cells. Schoof et al. screened a yeast surface display of synthetic nanobodies and Xiang et al. screened anti-spike nanobodies produced by a llama. Both groups identified highly potent nanobodies that lock the spike protein in an inactive conformation. Multivalent constructs of selected nanobodies achieved even more potent neutralization. Science , this issue p. 1473 , p. 1479

Abstract The SARS-CoV-2 protein Nsp2 has been implicated in a wide range of viral processes, but its exact functions, and the structural basis of those functions, remain unknown. Here, we report an atomic model for full-length Nsp2 obtained by combining cryo-electron microscopy with deep learning-based structure prediction from AlphaFold2. The resulting structure reveals a highly-conserved zinc ion-binding site, suggesting a role for Nsp2 in RNA binding. Mapping emerging mutations from variants of SARS-CoV-2 on the resulting structure shows potential host-Nsp2 interaction regions. Using structural analysis together with affinity tagged purification mass spectrometry experiments, we identify Nsp2 mutants that are unable to interact with the actin-nucleation-promoting WASH protein complex or with GIGYF2, an inhibitor of translation initiation and modulator of ribosome-associated quality control. Our work suggests a potential role of Nsp2 in linking viral transcription within the viral replication-transcription complexes (RTC) to the translation initiation of the viral message. Collectively, the structure reported here, combined with mutant interaction mapping, provides a foundation for functional studies of this evolutionary conserved coronavirus protein and may assist future drug design.

Abstract A growing number of jumbo bacteriophages, with genomes exceeding 200 kb, have been found to establish a Phage Nucleus—a micron-scale, proteinaceous structure encompassing the replicating phage DNA. Bacteriophage and host proteins associated with replication and transcription are concentrated inside the Phage Nucleus while nucleotide synthesis, translation, and numerous other host and exogenous proteins are effectively excluded, including CRISPR-Cas and restriction endonuclease host defense systems. Here, we show that fragments of the Phage Nucleus isolated from ϕPA3 infected Pseudomonas aeruginosa cells form a square lattice and demonstrate that the recombinantly purified primary Ph age N u clear E n closure (PhuN) protein spontaneously assembles into sheets also constructed from a square lattice which we resolve to 3.8 Å by cryo-EM. Our structure reveals that the flexible termini and large loops mediate adaptable inter-tetramer contacts that drive shell assembly into a C2-symmetric lattice. While the interfaces between subunits are mostly well packed, two of the interfaces are open, forming clear channels that likely have important functional implications for the transport of proteins, mRNA, and small molecules.

Abstract Understanding the latest research advancements and sharing one’s own achievements is extremely important for young researchers. However, language barriers restrict the absorption of knowledge and career development. To address these issues, we have developed the fanyi package, which utilizes AI-driven online translation services to accurately translate between multiple languages. This helps researchers rapidly capture information, promotes the preservation of a multilingual environment, and ultimately fosters innovation in the academic community. Interpreting genes of interest (such as mutant genes) contributes to proposing molecular mechanisms, but accessing such information typically requires tedious manual retrieval. The fanyi package also provides tools for retrieving gene information from NCBI, enhancing the accessibility of gene information. Being able to quickly and efficiently obtain these pieces of information, coupled with translation capabilities, can help researchers better understand the information. The fanyi package is freely available via https://github.com/YuLab-SMU/fanyi . The translation functions are not limited to biomedicine research, they can be applied to any other domain as well.

Interpreting genes of interest is essential for identifying molecular mechanisms, but acquiring such information typically involves tedious manual retrieval. To streamline this process, the fanyi package offers tools to retrieve gene information from sources like National Center for Biotechnology Information (NCBI), significantly enhancing accessibility. Additionally, understanding the latest research advancements and sharing achievements are crucial for junior researchers. However, language barriers often restrict knowledge absorption and career development. To address these challenges, we developed the fanyi package, which leverages artificial intelligence (AI)-driven online translation services to accurately translate among multiple languages. This dual functionality allows researchers to quickly capture and comprehend information, promotes a multilingual environment, and fosters innovation in academic community. Meanwhile, the translation functions are versatile and applicable beyond biomedicine research to other domains as well. The fanyi package is freely available at https://github.com/YuLab-SMU/fanyi.

Platelet-activating factor (PAF) is a potent phospholipid mediator crucial in multiple inflammatory and immune responses through binding and activating the PAF receptor (PAFR). However, drug development targeting the PAFR has been limited, partly due to an incomplete understanding of its activation mechanism. Here, we present a 2.9-Å structure of the PAF-bound PAFR-Gi complex. Structural and mutagenesis analyses unveil a specific binding mode of PAF, with the choline head forming cation-π interactions within PAFR hydrophobic pocket, while the alkyl tail penetrates deeply into an aromatic cleft between TM4 and TM5. Binding of PAF modulates conformational changes in key motifs of PAFR, triggering the outward movement of TM6, TM7, and helix 8 for G protein coupling. Molecular dynamics simulation suggests a membrane-side pathway for PAF entry into PAFR via the TM4-TM5 cavity. By providing molecular insights into PAFR signaling, this work contributes a foundation for developing therapeutic interventions targeting PAF signal axis.

Abstract Class B G protein-coupled receptors (GPCRs), including glucagon-like receptor 1 (GLP-1R) and parathyroid hormone receptor 1 (PTH1R), are peptide hormone receptors and important drug targets. Injectable peptide drugs targeting class B GPCRs have been developed for the treatment of many diseases, including type 2 diabetes, obesity, and osteoporosis, but orally available small molecule drugs are hotly pursued in the field, especially small molecule agonists of GLP-1R and PTH1R. Here we report the first high-resolution structure of the human PTH1R in complex with the stimulatory G protein (G s ) and a small molecule agonist, PCO371, which reveals an unexpected binding mode of PCO371 at the interface of PTH1R and G s . The binding site of PCO371 is totally different from all binding sites previously reported for small molecules or peptide ligands in GPCRs. Residues that make up the PCO371 binding pocket are mostly conserved in class B GPCRs and a single mutation in PTH type 2 receptor (PTH2R) and two residue mutations in GLP-1R convert these receptors to respond to PCO371 activation. Functional assays reveal that PCO371 is a G-protein biased agonist that is defective in promoting PTH1R-mediated arrestin signaling. Together, these results uncover a distinct binding site for designing small molecule agonists for PTH1R and possible other members of class B GPCRs and define a receptor conformation that is only specific for G protein activation but not arrestin signaling. These insights should facilitate the design of distinct types of class B GPCR small molecule agonists for various therapeutic indications.