Abstract The current pandemic of COVID-19 is fueled by more infectious emergent Omicron variants. Ongoing concerns of emergent variants include possible recombinants, as genome recombination is an important evolutionary mechanism for the emergence and re-emergence of human viral pathogens. In this study, we identified diverse recombination events between two Omicron major subvariants (BA.1 and BA.2) and other variants of concern (VOCs) and variants of interest (VOIs), suggesting that co-infection and subsequent genome recombination play important roles in the ongoing evolution of SARS-CoV-2. Through scanning high-quality completed Omicron spike gene sequences, 18 core mutations of BA.1 (frequency >99%) and 27 core mutations of BA.2 (nine more than BA.1) were identified, of which 15 are specific to Omicron. BA.1 subvariants share nine common amino acid mutations (three more than BA.2) in the spike protein with most VOCs, suggesting a possible recombination origin of Omicron from these VOCs. There are three more Alpha-related mutations in BA.1 than BA.2, and BA.1 is phylogenetically closer to Alpha than other variants. Revertant mutations are found in some dominant mutations (frequency >95%) in the BA.1. Most notably, multiple characteristic amino acid mutations in the Delta spike protein have been also identified in the “Deltacron”-like Omicron Variants isolated since November 11, 2021 in South Africa, which implies the recombination events occurring between the Omicron and Delta variants. Monitoring the evolving SARS-CoV-2 genomes especially for recombination is critically important for recognition of abrupt changes to viral attributes including its epitopes which may call for vaccine modifications.

Abstract The current pandemic of COVID-19 is fueled by more infectious emergent Omicron variants. Ongoing concerns of emergent variants include possible recombinants, as genome recombination is an important evolutionary mechanism for the emergence and re-emergence of human viral pathogens. Although recombination events among SARS-CoV-1 and MERS-CoV were well-documented, it has been difficult to detect the recombination signatures in SARS-CoV-2 variants due to their high degree of sequence similarity. In this study, we identified diverse recombination events between two Omicron major subvariants (BA.1 and BA.2) and other variants of concern (VOCs) and variants of interest (VOIs), suggesting that co-infection and subsequent genome recombination play important roles in the ongoing evolution of SARS-CoV-2. Through scanning high-quality completed Omicron spike gene sequences, eighteen core mutations of BA.1 variants (frequency >99%) were identified (eight in NTD, five near the S1/S2 cleavage site, and five in S2). BA.2 variants share three additional amino acid deletions with the Alpha variants. BA.1 subvariants share nine common amino acid mutations (three more than BA.2) in the spike protein with most VOCs, suggesting a possible recombination origin of Omicron from these VOCs. There are three more Alpha-related mutations (del69-70, del144) in BA.1 than BA.2, and therefore BA.1 may be phylogenetically closer to the Alpha variant. Revertant mutations are found in some dominant mutations (frequency >95%) in the BA.1 subvariant. Most notably, multiple additional amino acid mutations in the Delta spike protein were also identified in the recently emerged Omicron isolates, which implied possible recombination events occurred between the Omicron and Delta variants during the on-going pandemic. Monitoring the evolving SARS-CoV-2 genomes especially for recombination is critically important for recognition of abrupt changes to viral attributes including its epitopes which may call for vaccine modifications.

A novel coronavirus SARS-CoV-2 is associated with the current global pandemic of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). Spike protein receptor-binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 is the critical determinant of viral tropism and infectivity. To investigate whether the mutations in the RBD have altered the receptor binding affinity and whether these strains are selected to be more infectious, we analyzed and assessed the binding dynamics between the mutant SARS-CoV-2 RBDs to date and the human ACE2 receptor. Among 1609 genomes of global SARS-CoV-2 strains, 32 RBD mutants were identified and clustered into 9 mutant types under high positive selection pressure. Three mutant types that emerged in Wuhan, Shenzhen, Hong Kong, and France, displayed higher human ACE2 affinity, and probably higher infectivity. This is due to the enhanced structural stabilization of the RBD beta-sheet scaffold. Five France isolates and one Hong Kong isolate shared the same RBD mutation (V367F). 13 V483A mutants and seven G476S mutants were also identified from the U.S.A. This suggested they originated as novel sub-lineages. The enhancement of the binding affinity of the mutant type (V367F) was further validated by the receptor-ligand binding ELISA assay. The molecular dynamics simulations also indicated that it would be difficult for bat SARS-like CoV to infect humans. However, the pangolin CoV is potentially infectious to humans. The analysis of critical RBD mutations provides further insights into the evolutionary history of SARS-CoV-2 under high selection pressure. An enhancement of the SARS-CoV-2 binding affinity to human ACE2 receptor reveals higher infectivity of the mutant strains.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Human adenoviruses (HAdVs) within species B, C, and E include the predominant types responsible for highly contagious and potentially severe respiratory infections. The traditional method to type these pathogens was based on virus neutralization and hemagglutination assays using antisera, which is both time-consuming and difficult, particularly due to the non-availability of reagents. Molecular typing based on partial characterization of HAdV hexon, as well as the restriction enzyme analysis (REA) of the genomics DNA, is difficult to identify recombinants. Here, a rapid, simple, and cost-effective molecular typing of respiratory HAdVs is presented. This incorporates three pairs of universal PCR primers that target the variable regions of the three major capsid genes, i.e. hexon, penton base and fiber genes. The protocol developed enables detection and typing of respiratory HAdVs within species B, C, and E, as well as of some strains within species D and F. Using this method, we surveyed a total of 100 children with acute respiratory infection caused by HAdVs in Hong Kong, Summer 2014 (July to October). 100 Throat swab specimens were collected. The samples were analyzed by PCR and the sequences were characterized by BLAST. HAdVs were detected in 98 out of 100 (98%) samples. The predominant HAdV type was species B type 3. Among the patients, 74 were of HAdV-B3 (74%), 10 were of HAdV-E4 (10%), 6 were of HAdV-C2 (21.7%), 2 were of HAdV-C6 (2%), 1 were of HAdV-B7 (2%), 1 were of HAdV-C1 (74%), and 2 were of recombinant types. The developed method allows the rapid identification of HAdVs with recombinant genomes, and bypasses the need for whole genome data, for the real-time surveillance of circulating adenovirus strains in immediate outbreaks and populations by clinical microbiologists, public health officers, and epidemiologists.