Another host factor for SARS-CoV-2 Virus-host interactions determine cellular entry and spreading in tissues. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and the earlier SARS-CoV use angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as a receptor; however, their tissue tropism differs, raising the possibility that additional host factors are involved. The spike protein of SARS-CoV-2 contains a cleavage site for the protease furin that is absent from SARS-CoV (see the Perspective by Kielian). Cantuti-Castelvetri et al. now show that neuropilin-1 (NRP1), which is known to bind furin-cleaved substrates, potentiates SARS-CoV-2 infectivity. NRP1 is abundantly expressed in the respiratory and olfactory epithelium, with highest expression in endothelial and epithelial cells. Daly et al. found that the furin-cleaved S1 fragment of the spike protein binds directly to cell surface NRP1 and blocking this interaction with a small-molecule inhibitor or monoclonal antibodies reduced viral infection in cell culture. Understanding the role of NRP1 in SARS-CoV-2 infection may suggest potential targets for future antiviral therapeutics. Science , this issue p. 856 , p. 861 ; see also p. 765

Adenoviruses enter their host cells by receptor-mediated endocytosis and acid-activated penetration from endosomes into the cytosol and deliver their DNA genome into the nucleus. Our results show that incoming adenovirus type 2 particles undergo a stepwise disassembly program necessary to allow progress of the virus in the entry pathway and release of the genome into the nucleus. The fibers are released, the penton base structures dissociated, the proteins connecting the DNA to the inside surface of the capsid degraded or shed, and the capsid-stabilizing minor proteins eliminated. The uncoating process starts immediately upon endocytic uptake with the loss of fibers and ends with the uptake of dissociated hexon proteins and DNA into the nucleus.

Adenovirus type 2 (Ad2) binds the coxsackie B virus Ad receptor and is endocytosed upon activation of the αv integrin coreceptors. Here, we demonstrate that expression of dominant negative clathrin hub, eps15, or K44A-dynamin (dyn) inhibited Ad2 uptake into epithelial cells, indicating clathrin-dependent viral endocytosis. Surprisingly, Ad strongly stimulated the endocytic uptake of fluid phase tracers, coincident with virus internalization but without affecting receptor-mediated transferrin uptake. A large amount of the stimulated endocytic activity was macropinocytosis. Macropinocytosis depended on αv integrins, PKC, F-actin, and the amiloride-sensitive Na+/H+ exchanger, which are all required for Ad escape from endosomes and infection. Macropinocytosis stimulation was not a consequence of viral escape, since it occurred in K44A-dyn–expressing cells. Surprisingly, 30–50% of the endosomal contents were released into the cytosol of control and also K44A-dyn–expressing cells, and the number of fluid phase–positive endosomes dropped below the levels of noninfected cells, indicating macropinosomal lysis. The release of macropinosomal contents was Ad dose dependent, but the presence of Ad particles on macropinosomal membranes was not sufficient for contents release. We conclude that Ad signaling from the cell surface controls the induction of macropinosome formation and leakage, and this correlates with viral exit to the cytosol and infection.

Adenovirus (Ad) enters target cells by receptor-mediated endocytosis, escapes to the cytosol, and then delivers its DNA genome into the nucleus. Here we analyzed the trafficking of fluorophore-tagged viruses in HeLa and TC7 cells by time-lapse microscopy. Our results show that native or taxol-stabilized microtubules (MTs) support alternating minus- and plus end–directed movements of cytosolic virus with elementary speeds up to 2.6 μm/s. No directed movement was observed in nocodazole-treated cells. Switching between plus- and minus end–directed elementary speeds at frequencies up to 1 Hz was observed in the periphery and near the MT organizing center (MTOC) after recovery from nocodazole treatment. MT-dependent motilities allowed virus accumulation near the MTOC at population speeds of 1–10 μm/min, depending on the cell type. Overexpression of p50/dynamitin, which is known to affect dynein-dependent minus end–directed vesicular transport, significantly reduced the extent and the frequency of minus end–directed migration of cytosolic virus, and increased the frequency, but not the extent of plus end–directed motility. The data imply that a single cytosolic Ad particle engages with two types of MT-dependent motor activities, the minus end– directed cytoplasmic dynein and an unknown plus end– directed activity.

Viruses use a limited set of host pathways for infection. These pathways represent bona fide antiviral targets with low likelihood of viral resistance. We identified the salicylanilide niclosamide as a broad range antiviral agent targeting acidified endosomes. Niclosamide is approved for human use against helminthic infections, and has anti-neoplastic and antiviral effects. Its mode of action is unknown. Here, we show that niclosamide, which is a weak lipophilic acid inhibited infection with pH-dependent human rhinoviruses (HRV) and influenza virus. Structure-activity studies showed that antiviral efficacy and endolysosomal pH neutralization co-tracked, and acidification of the extracellular medium bypassed the virus entry block. Niclosamide did not affect the vacuolar H(+)-ATPase, but neutralized coated vesicles or synthetic liposomes, indicating a proton carrier mode-of-action independent of any protein target. This report demonstrates that physico-chemical interference with host pathways has broad range antiviral effects, and provides a proof of concept for the development of host-directed antivirals.

Abstract Virus infectivity is traditionally determined by endpoint titration in cell cultures, and requires complex processing steps and human annotation. Here we developed an artificial intelligence (AI)-powered automated framework for ready detection of virus-induced cytopathic effect (DVICE). DVICE uses the convolutional neural network EfficientNet-B0 and transmitted light microscopy images of infected cell cultures, including coronavirus, influenza virus, rhinovirus, herpes simplex virus, vaccinia virus, and adenovirus. DVICE robustly measures virus-induced cytopathic effects (CPE), as shown by class activation mapping. Leave-one-out cross-validation in different cell types demonstrates high accuracy for different viruses, including SARS-CoV-2 in human saliva. Strikingly, DVICE exhibits virus class specificity, as shown with adenovirus, herpesvirus, rhinovirus, vaccinia virus, and SARS-CoV-2. In sum, DVICE provides unbiased infectivity scores of infectious agents causing CPE, and can be adapted to laboratory diagnostics, drug screening, serum neutralization or clinical samples.

ABSTRACT In eukaryotic cells, genomes from incoming DNA viruses mount two opposing reactions, viral gene expression and innate immune response, depending on genome exposure (uncoating) to either RNA-polymerases or DNA sensors. Here we show that adenovirus particles contain a tunable linchpin protein with a dual function: response to host cues for scheduled DNA release into the nucleus, and innate immunity suppression by preventing unscheduled DNA release. Scheduled DNA release required the proteasome and ubiquitination of the viral core protein V. Cells lacking the E3 ligase Mind bomb 1 (Mib1) were resistant to wild-type adenovirus infection. Viruses lacking protein V or bearing non-ubiquitinable protein V, however, readily infected Mib1 knockout cells, yet were less infectious than wild-type virus. Their genomes were poorly imported into the nucleus and remained uncoated in the cytosol, thereby enhancing chemokine and interferon production through the DNA sensor cGAS. Our data uncover how the ubiquitin-proteasome system controls the function of a virion linchpin protein suppressing pathogen-associated molecular patterns and triggers viral DNA uncoating at the nuclear pore complex for nuclear import and infection.

Human adenoviruses (HAdVs) are fatal to immuno-suppressed people, but no effective anti-HAdV therapy is available. Here, we present a novel image-based high-throughput screening (HTS) platform, which scores the full viral replication cycle from virus entry to dissemination of progeny. We analysed 1,280 small molecular weight compounds of the Prestwick Chemical Library (PCL) for interference with HAdV-C2 infection in a quadru-plicate, blinded format, and included robust image analyses, and hit filtering. We present the entire set of the screening data including all the images, image analyses and data processing pipelines. The data are made available at the Image Data Repository (IDR), accession number idr0081. Our screen identified Nelfinavir mesylate as an inhibitor of HAdV-C2 multi-round plaque formation, but not single round infection. Nelfinavir has been FDA-approved for anti-retroviral therapy in humans. Our results underscore the power of image-based full cycle infection assays in identifying viral inhibitors with clinical potential.

In contrast to the large body of work on bioactive natural products from individually cultivated bacteria, the chemistry of environmental microbial communities remains largely elusive. Here, we present a comprehensive bioinformatic and functional study on a complex and interaction-rich ecosystem, algal-bacterial (microbial) mats of Lake Chilika in India, Asia's largest brackish water body. We report the bacterial compositional dynamics over the mat life cycle, >1,300 reconstructed environmental genomes harboring >2,200 biosynthetic gene clusters (BGCs), the successful cultivation of a widespread core microbiome member belonging to the genus