Abstract The global spread of SARS-CoV-2 is posing major public health challenges. One feature of SARS-CoV-2 spike protein is the insertion of multi-basic residues at the S1/S2 subunit cleavage site. Here, we find that the virus with intact spike (Sfull) preferentially enters cells via fusion at the plasma membrane, whereas a clone (Sdel) with deletion disrupting the multi-basic S1/S2 site utilizes an endosomal entry pathway. Using Sdel as model, we perform a genome-wide CRISPR screen and identify several endosomal entry-specific regulators. Experimental validation of hits from the CRISPR screen shows that host factors regulating the surface expression of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) affect entry of Sfull virus. Animal-to-animal transmission with the Sdel virus is reduced compared to Sfull in the hamster model. These findings highlight the critical role of the S1/S2 boundary of SARS-CoV-2 spike protein in modulating virus entry and transmission and provide insights into entry of coronaviruses.

Abstract The SARS-CoV-2 infection is spreading rapidly worldwide. Efficacious antiviral therapeutics against SARS-CoV-2 is urgently needed. Here, we discovered that protoporphyrin IX (PpIX) and verteporfin, two FDA-approved drugs, completely inhibited the cytopathic effect produced by SARS-CoV-2 infection at 1.25 μM and 0.31 μM respectively, and their EC50 values of reduction of viral RNA were at nanomolar concentrations. The selectivity indices of PpIX and verteporfin were 952.74 and 368.93, respectively, suggesting broad margin of safety. Importantly, PpIX and verteporfin prevented SARS-CoV-2 infection in mice adenovirally transduced with human ACE2. The compounds, sharing a porphyrin ring structure, were shown to bind viral receptor ACE2 and interfere with the interaction between ACE2 and the receptor-binding domain of viral S protein. Our study suggests that PpIX and verteporfin are potent antiviral agents against SARS-CoV-2 infection and sheds new light on developing novel chemoprophylaxis and chemotherapy against SARS-CoV-2.

Abstract Hepatitis B Virus constitutes a major threat to global public health. Current understanding of HBV-host interaction is yet limited. Here, ribosome profiling, quantitative mass spectrometry and RNA-sequencing are conducted on a recently established HBV replication system. We have identified multiomic DEGs (differentially expressed genes) that HBV orchestrated to remodel host proteostasis networks. Our multiomics interrogation revealed that HBV induced significant changes in both transcription and translation of 35 canonical genes including PPP1R15A, PGAM5 and SIRT6, as well as the expression of at least 15 non-canonical ORFs including ncPON2 and ncGRWD1, thus revealing an extra coding potential of human genome. Overexpression of these five genes but not the enzymatically deficient SIRT6 mutants suppressed HBV replication while knockdown SIRT6 had opposite effect. Furthermore, the expression of SIRT6 was down-regulated in patients, cells or animal models of HBV infection. Mechanistic study further indicated that SIRT6 directly binds to mini-chromosome and deacetylates histone H3 lysine 9 (H3K9ac) and histone H3 lysine 56 (H3K56ac), and chemical activation of endogenous SIRT6 with MDL800 suppressed HBV infection in vitro and in vivo . By generating the first multiomics landscape of host-HBV interaction, our work is thus opening a new avenue to facilitate therapeutic development against HBV infection.

Abstract The effectiveness of SARS-CoV-2 vaccines and therapeutic antibodies has been limited by the continuous emergence of viral variants, and by the restricted diffusion of antibodies from circulation into the sites of respiratory virus infection. Here, we report the identification of two highly conserved regions on Omicron variant RBD recognized by broadly neutralizing antibodies. Based on this finding, we generated a bispecific single-domain antibody that was able to simultaneously and synergistically bind these two regions on a single Omicron variant RBD as revealed by Cryo-EM structures. This inhalable antibody exhibited exquisite neutralization breadth and therapeutic efficacy in mouse models of SARS-CoV-2 infections. The structures also deciphered an uncommon cryptic epitope within the spike trimeric interface that may have implications for the design of broadly protective SARS-CoV-2 vaccines and therapeutics.

The pandemic of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19), caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is a major global health threat. Epidemiological studies suggest that bats are the natural zoonotic reservoir for SARS-CoV-2. However, the host range of SARS-CoV-2 and intermediate hosts that facilitate its transmission to humans remain unknown. The interaction of coronavirus with its host receptor is a key genetic determinant of host range and cross-species transmission. SARS-CoV-2 uses angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as the receptor to enter host cells in a species-dependent manner. It has been shown that human, palm civet, pig and bat ACE2 can support virus entry, while the murine ortholog cannot. In this study, we characterized the ability of ACE2 from diverse species to support viral entry. We found that ACE2 is expressed in a wide range of species, with especially high conservation in mammals. By analyzing amino acid residues of ACE2 critical for virus entry, based on structure of SARS-CoV spike protein interaction with human, bat, palm civet, pig and ferret ACE2, we identified approximately eighty ACE2 proteins from mammals that could potentially mediate SARS-CoV-2 entry. Functional assays showed that 44 of these mammalian ACE2 orthologs, including those of domestic animals, pets, livestock, and animals commonly found in zoos and aquaria, could bind SARS-CoV-2 spike protein and support viral entry. In contrast, New World monkey ACE2 orthologs could not bind SARS-CoV-2 spike protein and support viral entry. We further identified the genetic determinant of New World monkey ACE2 that restricts viral entry using genetic and functional analyses. In summary, our study demonstrates that ACE2 from a remarkably broad range of species can facilitate SARS-CoV-2 entry. These findings highlight a potentially broad host tropism of SARS-CoV-2 and suggest that SARS-CoV-2 might be distributed much more widely than previously recognized, underscoring the necessity to monitor susceptible hosts to prevent future outbreaks.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

SUMMARY The global spread of SARS-CoV-2 is posing major public health challenges. One unique feature of SARS-CoV-2 spike protein is the insertion of multi-basic residues at the S1/S2 subunit cleavage site, the function of which remains uncertain. We found that the virus with intact spike (Sfull) preferentially enters cells via fusion at the plasma membrane, whereas a clone (Sdel) with deletion disrupting the multi-basic S1/S2 site instead utilizes a less efficient endosomal entry pathway. This idea was supported by the identification of a suite of endosomal entry factors specific to Sdel virus by a genome-wide CRISPR-Cas9 screen. A panel of host factors regulating the surface expression of ACE2 was identified for both viruses. Using a hamster model, animal-to-animal transmission with the Sdel virus was almost completely abrogated, unlike with Sfull. These findings highlight the critical role of the S1/S2 boundary of the SARS-CoV-2 spike protein in modulating virus entry and transmission.