Global dispersal and increasing frequency of the SARS-CoV-2 spike protein variant D614G are suggestive of a selective advantage but may also be due to a random founder effect. We investigate the hypothesis for positive selection of spike D614G in the United Kingdom using more than 25,000 whole genome SARS-CoV-2 sequences. Despite the availability of a large dataset, well represented by both spike 614 variants, not all approaches showed a conclusive signal of positive selection. Population genetic analysis indicates that 614G increases in frequency relative to 614D in a manner consistent with a selective advantage. We do not find any indication that patients infected with the spike 614G variant have higher COVID-19 mortality or clinical severity, but 614G is associated with higher viral load and younger age of patients. Significant differences in growth and size of 614G phylogenetic clusters indicate a need for continued study of this variant.

SARS-CoV-2 can mutate and evade immunity, with consequences for efficacy of emerging vaccines and antibody therapeutics. Here, we demonstrate that the immunodominant SARS-CoV-2 spike (S) receptor binding motif (RBM) is a highly variable region of S and provide epidemiological, clinical, and molecular characterization of a prevalent, sentinel RBM mutation, N439K. We demonstrate N439K S protein has enhanced binding affinity to the hACE2 receptor, and N439K viruses have similar in vitro replication fitness and cause infections with similar clinical outcomes as compared to wild type. We show the N439K mutation confers resistance against several neutralizing monoclonal antibodies, including one authorized for emergency use by the US Food and Drug Administration (FDA), and reduces the activity of some polyclonal sera from persons recovered from infection. Immune evasion mutations that maintain virulence and fitness such as N439K can emerge within SARS-CoV-2 S, highlighting the need for ongoing molecular surveillance to guide development and usage of vaccines and therapeutics.

SARS-CoV-2 can mutate to evade immunity, with consequences for the efficacy of emerging vaccines and antibody therapeutics. Herein we demonstrate that the immunodominant SARS-CoV-2 spike (S) receptor binding motif (RBM) is the most divergent region of S, and provide epidemiological, clinical, and molecular characterization of a prevalent RBM variant, N439K. We demonstrate that N439K S protein has enhanced binding affinity to the hACE2 receptor, and that N439K virus has similar clinical outcomes and in vitro replication fitness as compared to wild- type. We observed that the N439K mutation resulted in immune escape from a panel of neutralizing monoclonal antibodies, including one in clinical trials, as well as from polyclonal sera from a sizeable fraction of persons recovered from infection. Immune evasion mutations that maintain virulence and fitness such as N439K can emerge within SARS-CoV-2 S, highlighting the need for ongoing molecular surveillance to guide development and usage of vaccines and therapeutics.