Abstract The SARS-CoV-2 main protease (3CLpro) has an indispensable role in the viral life cycle and is a therapeutic target for the treatment of COVID-19. The potential of 3CLpro-inhibitors to select for drug-resistant variants needs to be established. Therefore, SARS-CoV-2 was passaged in vitro in the presence of increasing concentrations of ALG-097161, a probe compound designed in the context of a 3CLpro drug discovery program. We identified a combination of amino acid substitutions in 3CLpro (L50F E166A L167F) that is associated with > 20x increase in EC 50 values for ALG-097161, nirmatrelvir (PF-07321332) and PF-00835231. While two of the single substitutions (E166A and L167F) provide low-level resistance to the inhibitors in a biochemical assay, the triple mutant results in the highest levels of resistance (6x to 72x). All substitutions are associated with a significant loss of enzymatic 3CLpro activity, suggesting a reduction in viral fitness. Structural biology analysis indicates that the different substitutions reduce the number of inhibitor/enzyme interactions while the binding of the substrate is maintained. These observations will be important for the interpretation of resistance development to 3CLpro inhibitors in the clinical setting. Abstract Importance Paxlovid is the first oral antiviral approved for treatment of SARS-CoV-2 infection. Antiviral treatments are often associated with the development of drug resistant viruses. In order to guide the use of novel antivirals it is essential to understand the risk of resistance development and to characterize the associated changes in the viral genes and proteins. In this work, we describe for the first time a pathway that allows SARS-CoV-2 to develop resistance against Paxlovid in vitro . The characteristics of in vitro antiviral resistance development may be predictive for the clinical situation. Therefore, our work will be important for the management of COVID-19 with Paxlovid and next generation SARS-CoV-2 3CLpro inhibitors.

Abstract Prevention of SARS-CoV-2 infection at the point of nasal entry is a novel strategy that has the potential to help contain the ongoing pandemic. Using our proprietary technologies, we have engineered a human antibody that recognizes SARS-CoV-2 S1 spike protein with an enhanced affinity for mucin to improve the antibody’s retention in respiratory mucosa. The modified antibody, when administered into mouse nostrils, was shown to block infection in mice that were exposed to high titer SARS-CoV-2 pseudovirus 10 hours after the initial antibody treatment. Our data show that the protection against SARS-CoV-2 infection is effective in both nasal and lung areas 7 days after viral exposure. The modified antibody is stable in a nasal spray formulation and maintains its SARS-CoV-2 neutralizing activity. Nasal spray of the modified antibody can be developed as an affordable and effective prophylactic product to protect people from infection by exposure to SARS-CoV-2 virus in the air. One-sentence summary A Fc-modified human antibody prevents SARS-CoV-2 viral infection via nasal administration

The presence of emerging contaminants in the source water has become a critical issue to ensure the security of drinking water. In our study, a comprehensive investigation was carried out on the levels of three emerging contaminants (pesticides, antibiotics, and perfluorinated compounds) present in the source water from four water plants. Zero-valent iron modified cation exchange resin (ZVI-CER) and micron-sized magnetic cation exchange resin (m-MCER) were fabricated by in-situ and copolymerization methods and their removal performances for atrazine (ATZ), tetracycline (TC) and erythromycin (ETM) in water were also evaluated. The influencing parameters (pH, co-existing cations, and humic acid) of m-MCER resin were investigated in batch experiments. The removal rates of ATZ, TC, and ETM could be controlled within the ranges of 84.1–91.6 %, 65.4–91.1 %, and 82.2–99.5 % at different pH levels. Both ATZ and ETM exhibited higher resistance to different pH levels, coexisting ions (Na+, Ca2+) and humic acid during the removal process, suggesting prospective application potential for hardness removal. Whereas, TC was notably affected by the presence of NaCl, resulting in a decrease in the removal rate from 88.9 % to 61.1 %. Furthermore, the regeneration methods and cycles of the resin were investigated and the selectivity of the resin towards both emerging contaminants and coexisting cations was also analyzed. Finally, the selective adsorption mechanism of m-MCER resin for ATZ, TC, and ETM was established by analyzing various pathways, including ion exchange, hydrogen bonding and π-π stacking interactions.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the virus that causes coronavirus disease 2019 (COVID-19), the respiratory illness responsible for the COVID-19 pandemic. SARS-CoV-2 is a positive-stranded RNA virus belongs to Coronaviridae family. The viral genome of SARS-CoV-2 contains around 29.8 kilobase with a 5′-cap structure and 3′-poly-A tail, and shows 79.2% nucleotide identity with human SARS-CoV-1, which caused the 2002-2004 SARS outbreak. As the successor to SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 now has circulated across the globe. There is a growing understanding of SARS-CoV-2 in virology, epidemiology, and clinical management strategies. In this study, we verified the existence of two 18-22 nt small viral RNAs (svRNAs) derived from the same precursor in human specimens infected with SARS-CoV-2, including nasopharyngeal swabs and formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) explanted lungs from lung transplantation of COVID-19 patients. We then simulated and confirmed the formation of these two SARS-CoV-2-Encoded small RNAs in human lung epithelial cells. And the potential pro-inflammatory effects of the splicing and maturation process of these two svRNAs in human lung epithelial cells were also explored. By screening cytokine storm genes and the characteristic expression profiling of COVID-19 in the explanted lung tissues and the svRNAs precursor transfected human lung epithelial cells, we found that the maturation of these two small viral RNAs contributed significantly to the infection associated lung inflammation, mainly via the activation of the CXCL8, CXCL11 and type I interferon signaling pathway. Taken together, we discovered two SARS-CoV-2-Encoded small RNAs and investigated the pro-inflammatory effects during their maturation in human lung epithelial cells, which might provide new insight into the pathogenesis and possible treatment options for COVID-19.

Abstract There is an urgent need for antivirals targeting the SARS-CoV-2 virus to fight the current COVID-19 pandemic. The SARS-CoV-2 main protease (3CLpro) represents a promising target for antiviral therapy. The lack of selectivity for some of the reported 3CLpro inhibitors, specifically versus cathepsin L, raises potential safety and efficacy concerns. ALG-097111 potently inhibited SARS-CoV-2 3CLpro (IC 50 = 7 nM) without affecting the activity of human cathepsin L (IC 50 > 10 μM). When ALG-097111 was dosed in hamsters challenged with SARS-CoV-2, a robust and significant 3.5 log 10 (RNA copies/mg) reduction of the viral RNA copies and 3.7 log 10 (TCID50/mg) reduction in the infectious virus titers in the lungs was observed. These results provide the first in vivo validation for the SARS-CoV-2 3CLpro as a promising therapeutic target for selective small molecule inhibitors.

Abstract We propose TWO-SIGMA-G, a competitive gene set test for scRNA-seq data. TWO-SIGMA-G uses a mixed-effects regression model based on our previously published TWO-SIGMA to test for differential expression at the gene-level. This regression-based model provides flexibility and rigor at the gene-level in (1) handling complex experimental designs, (2) accounting for the correlation between biological replicates, and (3) accommodating the distribution of scRNA-seq data to improve statistical inference. Moreover, TWO-SIGMA-G uses a novel approach to adjust for inter-gene-correlation (IGC) at the set-level to control the set-level false positive rate. Simulations demonstrate that TWO-SIGMA-G preserves type-I error and increases power in the presence of IGC compared to other methods. Application to two datasets identified HIV-associated Interferon pathways in xenograft mice and pathways associated with Alzheimer’s disease progression in humans.

The lysine 27 to methionine mutation of histone H3.3 (H3.3K27M) is detected in over 75% of diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG). The H3.3K27M mutant proteins inhibit H3K27 methyltransferase complex PRC2, resulting in a global reduction of tri-methylation of H3K27 (H3K27me3). Paradoxically, high levels of H3K27me3 were also detected at hundreds of genomic loci. However, it is not known how and why H3K27me3 is redistributed in DIPG cells. Here we show that lower levels of H3.3K27M mutant proteins at some genomic loci contribute to the retention of H3K27me3 peaks. But more importantly, Jarid2, a PRC2-associated protein, strongly correlates the presence of H3K27me3 and relieves the H3.3K27M-mediated inhibition in vivo and in vitro. Furthermore, we show that H3K27me3-mediated silencing of tumor suppressor gene Wilms Tumor 1 (WT1) supports the proliferation of DIPG cells and reaction of WT1 inhibits DIPG proliferation. Together, these studies reveal mechanisms whereby H3K27me3 is retained in the environment of global loss of this mark, and how persistence of this mark contributes to DIPG tumorigenesis.

Plasmacytoid dendritic cells (pDCs) are the major source of type I interferons (IFN-I) in rapid response to viral infections, with constitutive expression of interferon regulatory factor 7 (IRF7). HIV-1 expresses several accessory proteins to counteract specific IFN-induced host restriction factors. As one abundant virion-associated protein, HIV-1 Vpr remains enigmatic in enhancing HIV-1 infection via unclear mechanisms. Here we report that Vpr impaired IFN-I induction in pDCs to enhance HIV-1 replication in CD4+ T cells. Blockade of IFN-I signaling abrogated the effect of Vpr on HIV-1 replication. Virion-associated Vpr suppressed IFN-I induction in pDC by TLR7 agonists. Modulation of IFN-I induction by Vpr was genetically dependent on its activity of TET2 degradation. We further demonstrate that Vpr-mediated TET2 degradation reduced expression of IRF7 in pDCs. Finally, degradation of TET2 in pDCs by Vpr reduced the demethylation level of the IRF7 promoter via CXXC5-dependent recruitment. We conclude that HIV-1 Vpr functions to promote HIV-1 replication by suppressing TET2-dependent IRF7 expression and IFN-I induction in pDCs. The Vpr-TET2-IRF7 axis provides a novel therapeutic target to control HIV-1 infection.

Summary Spike development of wheat line 3558M was strongly inhibited by low temperature stress in spring. The fertile tiller inhibition ( ftin ) gene in the wheat line 3558M is associated with multiple phenotypes, including the production of fewer tillers, delayed floral transition, and death of the shoot apical meristem. We systematically investigated the genes and pathways underlying the differences using ITRAQ proteomics and RNA-sequencing technologies and found multiple biological pathways including to the cold acclimation pathway and multiple defence responses (e.g. reactive oxygen species-mediated hypersensitive response, salicylic acid-mediated systemic acquired resistance) are activated and led to tillers death of the wheat line 3558M under cold stress. Meanwhile, the cold acclimation pathway inhibited the SVP-SCO1-LFY flowering pathway and led to delayed floral transition. Particularly, two TaPIN proteins were significantly downregulated, and multiple auxin signalling genes were also differentially expressed. Knocking down the two TaPIN genes using RNAi technology significantly reduced the tiller number. The cold stress inhibited the auxin transport to reduce the tillers of 3558M. Taken together, the ftin gene might be a cold-sensitive mutation and that is the cause of multiple biological pathways and phenotypic changes.

Background & Aims WNT activation is a hallmark of colorectal cancer. BRAF mutation is present in 15% of colorectal cancers, and the role of mutations in WNT signaling regulators in this context is unclear. Here we evaluate the mutational landscape of WNT signaling regulators in BRAF mutant cancers.Methods We performed exome-sequencing on 24 BRAF mutant colorectal cancers and analysed these data in combination with 175 publicly available BRAF mutant colorectal cancer exomes. We assessed the somatic mutational landscape of WNT signaling regulators, and performed hotspot and driver mutation analyses to identify potential drivers of WNT signaling. The effects of Apc and Braf mutation were modelled, in vivo , using the Apc min/ + and Braf V637 /Villin-Cre ERT2/ + mouse , respectively.Results RNF43 was the most frequently mutated WNT signaling regulator (41%). Mutations in the beta-catenin destruction complex occurred in 48% of cancers. Hotspot analyses identified potential cancer driver genes in the WNT signaling cascade, including MEN1, GNG12 and WNT16 . Truncating APC mutation was identified in 20.8% of cancers. Truncating APC mutation was associated with early age at diagnosis (P< 2×10−5), advanced stage (P<0.01), and poor survival (P=0.026). Apc min/ + /Braf V637 animals had more numerous and larger SI and colonic lesions (P<0.0001 and P<0.05, respectively), and a markedly reduced survival (Median survival: 3.2 months, P=8.8×10−21) compared to animals with Apc or Braf mutation alone.Conclusions The WNT signaling axis is frequently mutated in BRAF mutant colorectal cancers. WNT16 and MEN1 may be novel drivers of aberrant WNT signaling in colorectal cancer. Co-mutation of BRAF and APC generates an extremely aggressive neoplastic phenotype that is associated with poor patient outcome.Synopsis We have comprehensively evaluated the somatic mutation landscape of WNT signaling regulators in serrated colorectal cancers. We identified a mosaic of mutations that may be responsible for elevating WNT signaling in this context. Approximately 20% of serrated colorectal cancers harbor truncating APC mutation, and these cancers confer extremely poor prognoses.