Ebola virus (EBOV) entry requires the surface glycoprotein (GP) to initiate attachment and fusion of viral and host membranes. Here we report the crystal structure of EBOV GP in its trimeric, pre-fusion conformation (GP1+GP2) bound to a neutralizing antibody, KZ52, derived from a human survivor of the 1995 Kikwit outbreak. Three GP1 viral attachment subunits assemble to form a chalice, cradled by the GP2 fusion subunits, while a novel glycan cap and projected mucin-like domain restrict access to the conserved receptor-binding site sequestered in the chalice bowl. The glycocalyx surrounding GP is likely central to immune evasion and may explain why survivors have insignificant neutralizing antibody titres. KZ52 recognizes a protein epitope at the chalice base where it clamps several regions of the pre-fusion GP2 to the amino terminus of GP1. This structure provides a template for unravelling the mechanism of EBOV GP-mediated fusion and for future immunotherapeutic development. The Ebola virus, one of the most feared of pathogens, causes a severe haemorrhagic fever with up to 90% human mortality. Since 1994, outbreaks of the virus have increased fourfold. Although initial vaccine trials in primates have shown promise, no vaccines or post-exposure treatments are yet available. And it is still not clear why the virus is so pathogenic or why the immune response is so weak in fatal cases. A team from The Scripps Research Institute has now determined the crystal structure of the trimeric Ebola virus glycoprotein bound to a neutralizing antibody isolated from a human survivor. The structure reveals a putative receptor-binding site sequestered in a bowl of a chalice formed by three GP1 viral attachment subunits (in shades blue in the molecular surface model on the cover), cradled by three GP2 fusion subunits (coloured white). Access to the site is restricted by a glycan cap and a protruding mucin-like domain. The antibody (in yellow) bridges the GP1 and GP2 subunits and is specific for the prefusion, viral surface conformation of GP2. Cover graphics by Christina Corbaci & Michael Pique. The crystal structure of Ebola virus glycoprotein is shown in complex with a neutralizing antibody. The structure suggests that the antibody prevents infection by preventing conformational changes of GP2 required for fusion.

Cathy Laurie and colleagues detect mosaicism for large chromosomal abnormalities in peripheral blood in a subset of healthy individuals. They show that the frequency of such events increases with age and is associated with elevated risk of developing a subsequent hematological cancer. We detected clonal mosaicism for large chromosomal anomalies (duplications, deletions and uniparental disomy) using SNP microarray data from over 50,000 subjects recruited for genome-wide association studies. This detection method requires a relatively high frequency of cells with the same abnormal karyotype (>5–10%; presumably of clonal origin) in the presence of normal cells. The frequency of detectable clonal mosaicism in peripheral blood is low (<0.5%) from birth until 50 years of age, after which it rapidly rises to 2–3% in the elderly. Many of the mosaic anomalies are characteristic of those found in hematological cancers and identify common deleted regions with genes previously associated with these cancers. Although only 3% of subjects with detectable clonal mosaicism had any record of hematological cancer before DNA sampling, those without a previous diagnosis have an estimated tenfold higher risk of a subsequent hematological cancer (95% confidence interval = 6–18).

Abstract SPACA6 is a sperm-expressed surface protein that is critical for gamete fusion during mammalian sexual reproduction. Despite this fundamental role, little is known about how SPACA6 specifically functions. We elucidated the crystal structure of SPACA6 at 2.2-Å resolution, revealing a two-domain protein containing a four-helix bundle and Ig-like β-sandwich connected via a quasi-flexible linker. Based on the structural analysis, we propose SPACA6 is a founding member of a superfamily of gamete fusion-associated proteins, herein dubbed the IST superfamily. The IST superfamily is defined structurally by its distorted four-helix bundle and a pair of disulfide-bonded CXXC motifs. A structure-based search of the AlphaFold human proteome identified more protein members to this superfamily; remarkably, many of these proteins are linked to gamete fusion. The SPACA6 structure and its connection to other IST-superfamily members provide a missing link in our knowledge of mammalian gamete fusion. Significance Statement SPACA6 is a human sperm protein vital for the fusion of gametes, though its exact function remains a mystery. We present the first solved structure of SPACA6: a two-domain fold comprised of an Ig-like domain and a distorted four-helix bundle. Dali searches of the PDB and AlphaFold reveal a family of structurally related proteins, several of which are also known to play a role in gamete fusion; as such, SPACA6 is a founding member of a conserved protein superfamily, dubbed the IST superfamily. Evolutionary analysis to ascertain functionally relevant structural elements in SPACA6 show a conservation of flexibility between the two domains and several conserved surfaces that could function as protein-protein interfaces.

The total number of acquired melanocytic nevi on the skin is strongly correlated with melanoma risk. Here we report a meta-analysis of 11 nevus GWAS from Australia, Netherlands, United Kingdom, and United States, comprising a total of 52,506 phenotyped individuals. We confirm known loci including MTAP, PLA2G6, and IRF4, and detect novel SNPs at a genome-wide level of significance in KITLG, DOCK8, and a broad region of 9q32. In a bivariate analysis combining the nevus results with those from a recent melanoma GWAS meta-analysis (12,874 cases, 23,203 controls), SNPs near GPRC5A, CYP1B1, PPARGC1B, HDAC4, FAM208B and SYNE2 reached global significance, and other loci, including MIR146A and OBFC1, reached a suggestive level of significance. Overall, we conclude that most nevus genes affect melanoma risk (KITLG an exception), while many melanoma risk loci do not alter nevus count. For example, variants in TERC and OBFC1 affect both traits, but other telomere length maintenance genes seem to affect melanoma risk only. Our findings implicate multiple pathways in nevogenesis via genes we can show to be expressed under control of the MITF melanocytic cell lineage regulator.

ABSTRACT Fertilization, the fusion of sperm and egg, is essential for sexual reproduction. While several proteins have been demonstrated to be essential for the binding and fusion of gametes in vertebrates, the molecular mechanisms driving this key process are poorly understood. Here, we performed a protein interaction screen using AlphaFold-Multimer to uncover protein-protein interactions in fertilization. This screen resulted in the prediction of a trimeric complex composed of the essential fertilization factors Izumo1 and Spaca6, and Tmem81, a protein previously not implicated in fertilization. We show that Tmem81 is a conserved, testis-expressed transmembrane protein that is evolutionarily related to Izumo1 and Spaca6 and is essential for male fertility in fish and mice. Consistent with trimer formation in vivo , zebrafish izumo1 -/- , spaca6 -/- , and tmem81 -/- mutants exhibit the same sperm-egg binding defect and show co-depletion of all three proteins in sperm. Moreover, we provide experimental evidence that Izumo1, Spaca6, and Tmem81 interact in zebrafish sperm. Strikingly, the Izumo1-Spaca6 interaction is predicted to form a cleft that serves as a binding site for Bouncer, the only identified egg protein essential for fertilization in zebrafish. Together, these results provide compelling evidence for a conserved sperm factor complex in vertebrates that forms a specific interface for the sperm-egg interaction required for successful fertilization.

Prolyl-hydroxylation is an oxygen-dependent posttranslational modification (PTM) that is known to regulate fibril formation of collagenous proteins and modulate cellular expression of hypoxia-inducible factor (HIF) α subunits. However, our understanding of this important but relatively rare PTM has remained incomplete due to the lack of biophysical methodologies that can directly measure multiple prolyl-hydroxylation events within intrinsically disordered proteins. Here, we describe a real-time 13 C-direct detection NMR-based assay for studying the hydroxylation of two evolutionarily conserved prolines (P402 and P564) simultaneously in the intrinsically disordered oxygen-dependent degradation domain of hypoxic-inducible factor 1α by exploiting the “proton-less” nature of prolines. We show unambiguously that P564 is rapidly hydroxylated in a time-resolved manner while P402 hydroxylation lags significantly behind that of P564. The differential hydroxylation rate was negligibly influenced by the binding affinity to prolyl-hydroxylase enzyme, but rather by the surrounding amino acid composition, particularly the conserved tyrosine residue at the +1 position to P564. These findings support the unanticipated notion that the evolutionarily conserved P402 seemingly has a minimal impact in normal oxygen-sensing pathway.

Adult Neural Stem Cells (aNSCs) in the ventricular-subventricular zone (V-SVZ) are largely quiescent. Here, we characterize the mechanism underlying the functional role of a cell-signalling inhibitory protein, LRIG1, in the control of aNSCs proliferation. Using Lrig1 knockout models, we show that Lrig1 ablation results in increased aNSCs proliferation with no change in neuronal progeny and that this hyperproliferation likely does not result solely from activation of the epidermal growth factor receptor (EGFR). Loss of LRIG1, however, also leads to impaired activation of transforming growth factor beta (TGFβ) and bone morphogenic protein (BMP) signalling. Biochemically, we show that LRIG1 binds TGFβ/BMP receptors and the TGFβ1 ligand. Finally, we show that the consequences of these interactions are to facilitate SMAD phosphorylation. Collectively, these data suggest that unlike in embryonic NSCs where EGFR may be the primary mechanism of action, in aNSCs, LRIG1 and TGFβ pathways function together to fulfill their inhibitory roles.