Ще трябва да изградите своя $set модификатор програмно:
var modifier = { $set: {} };
modifier.$set['companies.' + companyid] = { desksmemberships:[] };
И след това използвайте modifier като трети параметър във вашия findAndModify обадете се.
Може също да помислите за промяна на companies да бъде масив вместо вграден обект.
Актуализация на Node.js 4.x
Вече можете да използвате синтаксиса на изчисленото свойство, за да направите това директно в обектния литерал:
collection('users').findAndModify(
{username: usern},
[['_id', 'asc']],
{$set:{['companies.' + companyid]: { desksmemberships:[] }}},
{new: true},
function(){...});