Protective neutralizing antibodies Antibodies produced by survivors of coronavirus disease 2019 (COVID-19) may be leveraged to develop therapies. A first step is identifying neutralizing antibodies, which confer strong protection against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Rogers et al. used a high-throughput pipeline to isolate and characterize monoclonal antibodies from convalescent donors. Antibodies were selected for binding to the viral spike protein, which facilitates entry into host cells by binding to the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor. Most isolated antibodies bound to regions of the spike outside of the receptor binding domain (RBD); however, a larger proportion of the RBD-binding antibodies were neutralizing, with the most potent binding at a site that overlaps the ACE2 binding site. Two of the neutralizing antibodies were tested in Syrian hamsters and provided protection against SARS-CoV-2 infection. Science , this issue p. 956

Mixed lineage kinase domain-like protein (MLKL) was identified to function downstream of receptor interacting protein 3 (RIP3) in tumor necrosis factor-α (TNF)-induced necrosis (also called necroptosis). However, how MLKL functions to mediate necroptosis is unknown. By reconstitution of MLKL function in MLKL-knockout cells, we showed that the N-terminus of MLKL is required for its function in necroptosis. The oligomerization of MLKL in TNF-treated cells is essential for necroptosis, as artificially forcing MLKL together by using the hormone-binding domain (HBD*) triggers necroptosis. Notably, forcing together the N-terminal domain (ND) but not the C-terminal kinase domain of MLKL causes necroptosis. Further deletion analysis showed that the four-α-helix bundle of MLKL (1-130 amino acids) is sufficient to trigger necroptosis. Both the HBD*-mediated and TNF-induced complexes of MLKL(ND) or MLKL are tetramers, and translocation of these complexes to lipid rafts of the plasma membrane precedes cell death. The homo-oligomerization is required for MLKL translocation and the signal sequence for plasma membrane location is located in the junction of the first and second α-helices of MLKL. The plasma membrane translocation of MLKL or MLKL(ND) leads to sodium influx, and depletion of sodium from the cell culture medium inhibits necroptosis. All of the above phenomena were not seen in apoptosis. Thus, the MLKL oligomerization leads to translocation of MLKL to lipid rafts of plasma membrane, and the plasma membrane MLKL complex acts either by itself or via other proteins to increase the sodium influx, which increases osmotic pressure, eventually leading to membrane rupture.

A common theme in antibody responses In the fight against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), antibodies are a key tool, both as potential therapeutics and to guide vaccine development. Yuan et al. focused on finding shared antibody responses, in which multiple individuals develop antibodies against the same antigen using the same genetic elements and modes of recognition. The authors identified the immunoglobulin heavy-chain variable region 3-53 gene as the most frequently used among 294 antibodies that target the receptor-binding domain (RBD) of the viral spike protein. These antibodies have few somatic mutations, and crystal structures of two neutralizing antibodies bound to the RBD show that mostly germline-encoded residues are involved in binding. The minimal affinity maturation and high potency of these antibodies is promising for vaccine design. Science , this issue p. 1119

Seeking broad protection As scientists develop therapeutic antibodies and vaccines against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the risk of emergent coronaviruses makes it important to also identify broadly protective antibodies. Wec et al. isolated and characterized hundreds of antibodies against the viral spike protein of SARS-CoV-2 from the memory B cells of a survivor of the 2003 outbreak caused by the related coronavirus, SARS-CoV. In both of these viruses, the spike protein facilitated viral entry by binding to the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor on human cells. The antibodies targeted multiple sites on the spike protein, but of nine antibodies that showed strong cross-neutralization, eight targeted the domain that binds to ACE2. These eight antibodies also neutralized a bat SARS-related virus. Illuminating the epitopes on the viral spike protein that bind cross-neutralizing antibodies could guide the design of broadly protective vaccines. Science , this issue p. 731

Abstract Necroptosis is a type of programmed cell death with great significance in many pathological processes. Tumour necrosis factor-α(TNF), a proinflammatory cytokine, is a prototypic trigger of necroptosis. It is known that mitochondrial reactive oxygen species (ROS) promote necroptosis, and that kinase activity of receptor interacting protein 1 (RIP1) is required for TNF-induced necroptosis. However, how ROS function and what RIP1 phosphorylates to promote necroptosis are largely unknown. Here we show that three crucial cysteines in RIP1 are required for sensing ROS, and ROS subsequently activates RIP1 autophosphorylation on serine residue 161 (S161). The major function of RIP1 kinase activity in TNF-induced necroptosis is to autophosphorylate S161. This specific phosphorylation then enables RIP1 to recruit RIP3 and form a functional necrosome, a central controller of necroptosis. Since ROS induction is known to require necrosomal RIP3, ROS therefore function in a positive feedback circuit that ensures effective induction of necroptosis.

Defenses against SARS-CoV-2 variants Our key defense against the COVID-19 pandemic is neutralizing antibodies against the SARS-CoV-2 virus elicited by natural infection or vaccination. Recent emerging viral variants have raised concern because of their potential to escape antibody neutralization. Wang et al . identified four antibodies from early-outbreak convalescent donors that are potent against 23 variants, including variants of concern, and characterized their binding to the spike protein of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Yuan et al . examined the impact of emerging mutations in the receptor-binding domain of the spike protein on binding to the host receptor ACE2 and to a range of antibodies. These studies may be helpful for developing more broadly effective vaccines and therapeutic antibodies. —VV

Structure of a vaccine candidate Much effort is being targeted at developing vaccines that will provide protection against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). A trimeric spike protein that decorates the virus is a primary target of the host immune system and the focus of vaccine development. Bangaru et al. present the structure of a leading vaccine candidate: a full-length spike protein with some modifications aimed at enhancing stability that is formulated in polysorbate 80 detergent. The study confirms that the full-length immunogen is in a stable prefusion conformation and provides a basis for understanding immune responses to the vaccine. Science , this issue p. 1089

Targeting sarbecoviruses As we continue to battle the COVID-19 pandemic, we must confront the possibility of new pathogenic coronaviruses emerging in humans in the future. With this in mind, Rappazzo et al. isolated antibodies from a survivor of the 2003 severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV), used yeast display libraries to introduce diversity into these antibodies, and then screened for binding to SARS-CoV-2. One of the affinity-matured progeny strongly neutralized SARS-CoV-2, SARS-CoV, and two SARS-related viruses from bats. In addition, this antibody bound to the receptor-binding domains from a panel of sarbecoviruses, suggesting broader activity, and provided protection against SARS-CoV and SARS-CoV-2 in mouse models. Science , this issue p. 823

Abstract Pre-existing immunity to seasonal endemic coronaviruses could have profound consequences for antibody responses to SARS-CoV-2, induced from natural infection or vaccination. A first step to establish whether pre-existing responses can impact SARS-CoV-2 infection is to understand the nature and extent of cross-reactivity in humans to coronaviruses. Here we compare serum antibody and memory B cell responses to coronavirus spike proteins from pre-pandemic and SARS-CoV-2 convalescent donors using binding and functional assays. We show weak evidence of pre-existing SARS-CoV-2 cross-reactive serum antibodies in pre-pandemic donors. However, we find evidence of pre-existing cross-reactive memory B cells that are activated during SARS-CoV-2 infection. Monoclonal antibodies show varying degrees of cross-reactivity with betacoronaviruses, including SARS-CoV-1 and endemic coronaviruses. We identify one cross-reactive neutralizing antibody specific to the S2 subunit of the S protein. Our results suggest that pre-existing immunity to endemic coronaviruses should be considered in evaluating antibody responses to SARS-CoV-2.

Necrotic death of macrophages has long been known to be present in atherosclerotic lesions but has not been studied. We examined the role of receptor interacting protein (RIP) 3, a mediator of necrotic cell death, in atherosclerosis and found that RIP3(-/-);Ldlr(-/-) mice were no different from RIP3(+/+);Ldlr(-/-) mice in early atherosclerosis but had significant reduction in advanced atherosclerotic lesions. Similar results were observed in Apoe(-/-) background mice. Bone marrow transplantation revealed that loss of RIP3 expression from bone-marrow-derived cells is responsible for the reduced disease progression. While no difference was found in apoptosis between RIP3(-/-);Ldlr(-/-) and RIP3(+/+);Ldlr(-/-) mice, electron microscopy revealed a significant reduction of macrophage primary necrosis in the advanced lesions of RIP3(-/-) mice. In vitro cellular studies showed that RIP3 deletion had no effect on oxidized low-density lipoprotein (LDL)-induced macrophage apoptosis, but prevented macrophage primary necrosis occurring in response to oxidized LDL under caspase inhibition or RIP3 overexpression conditions. RIP3-dependent necrosis is not postapoptotic, and the increased primary necrosis in advanced atherosclerotic lesions most likely resulted from the increase of RIP3 expression. Our data demonstrate that primary necrosis of macrophages is proatherogenic during advanced atherosclerosis development.