Abstract In December 2019, the first cases of a novel coronavirus infection causing COVID-19 were diagnosed in Wuhan, China. Viral Papain-Like cysteine protease (PLpro, NSP3) is essential for SARS-CoV-2 replication and represents a promising target for the development of antiviral drugs. Here, we used a combinatorial substrate library containing natural and a wide variety of nonproteinogenic amino acids and performed comprehensive activity profiling of SARS-CoV-2-PLpro. On the scaffold of best hits from positional scanning we designed optimal fluorogenic substrates and irreversible inhibitors with a high degree of selectivity for SARS PLpro variants versus other proteases. We determined crystal structures of two of these inhibitors (VIR250 and VIR251) in complex with SARS-CoV-2-PLpro which reveals their inhibitory mechanisms and provides a structural basis for the observed substrate specificity profiles. Lastly, we demonstrate that SARS-CoV-2-PLpro harbors deISGylating activities similar to SARS-CoV-1-PLpro but its ability to hydrolyze K48-linked Ub chains is diminished, which our sequence and structure analysis provides a basis for. Altogether this work has revealed the molecular rules governing PLpro substrate specificity and provides a framework for development of inhibitors with potential therapeutic value or drug repositioning.

Abstract Proteases encoded by SARS-CoV-2 constitute a promising target for new therapies against COVID-19. SARS-CoV-2 main protease (M pro , 3CL pro ) and papain-like protease (PL pro ) are responsible for viral polyprotein cleavage - a process crucial for viral survival and replication. Recently it was shown that 2-phenylbenzisoselenazol-3(2H)-one (ebselen), an organoselenium anti-inflammatory small-molecule drug, is a potent, covalent inhibitor of both the proteases and its potency was evaluated in enzymatic and anti-viral assays. In this study, we screened a collection of 23 ebselen derivatives for SARS-CoV-2 PL pro and M pro inhibitors. Our studies revealed that ebselen derivatives are potent inhibitors of both the proteases. We identified three PL pro and four M pro inhibitors superior to ebselen. Our work shows that ebselen constitutes a promising platform for development of new antiviral agents targeting both SARS-CoV-2 PL pro and M pro .

ABSTRACT A rare subset of HIV-infected individuals, termed elite controllers (ECs), can maintain long-term control over HIV replication in the absence of antiretroviral therapy (ART). To elucidate the biological mechanism of resistance to HIV replication at the molecular and cellular levels, we performed RNA sequencing and identified alternative splicing variants from ECs, HIV-infected individuals undergoing ART, ART-naïve HIV-infected individuals, and healthy controls. Differential gene expression patterns that are specific to ECs and may influence HIV resistance were identified, including alternative RNA splicing and exon usage variants of the CREM/ICER gene (cAMP-responsive element modulator/inducible cAMP early repressors). The knockout and knockdown of specific ICER exons that were found to be upregulated in ECs resulted in significantly increased HIV infection in CD4+ T cell line and primary CD4+ T cells. Overexpression of ICER isoforms decreased HIV infection in primary CD4+ T cells. Furthermore, ICER regulated HIV-1 LTR promoter activity in a Tat-dependent manner. Together, these results suggest that ICER is an HIV host factor that may contribute to HIV resistance of ECs. These findings will help elucidate the mechanisms of HIV control by ECs and may yield a new approach for treatment of HIV.