Abstract Background Multiple severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) superspreading events suggest that aerosols play an important role in driving the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic. To better understand how airborne SARS-CoV-2 transmission occurs, we sought to determine viral loads within coarse (>5 μm) and fine (≤5 μm) respiratory aerosols produced when breathing, talking, and singing. Methods Using a G-II exhaled breath collector, we measured viral RNA in coarse and fine respiratory aerosols emitted by COVID-19 patients during 30 minutes of breathing, 15 minutes of talking, and 15 minutes of singing. Results Thirteen participants (59%) emitted detectable levels of SARS-CoV-2 RNA in respiratory aerosols, including 3 asymptomatic and 1 presymptomatic patient. Viral loads ranged from 63–5821 N gene copies per expiratory activity per participant, with high person-to-person variation. Patients earlier in illness were more likely to emit detectable RNA. Two participants, sampled on day 3 of illness, accounted for 52% of total viral load. Overall, 94% of SARS-CoV-2 RNA copies were emitted by talking and singing. Interestingly, 7 participants emitted more virus from talking than singing. Overall, fine aerosols constituted 85% of the viral load detected in our study. Virus cultures were negative. Conclusions Fine aerosols produced by talking and singing contain more SARS-CoV-2 copies than coarse aerosols and may play a significant role in SARS-CoV-2 transmission. Exposure to fine aerosols, especially indoors, should be mitigated. Isolating viable SARS-CoV-2 from respiratory aerosol samples remains challenging; whether this can be more easily accomplished for emerging SARS-CoV-2 variants is an urgent enquiry necessitating larger-scale studies.

Immune sensor proteins are critical to the function of the human innate immune system. The full repertoire of cognate triggers for human immune sensors is not fully understood. Here, we report that human NACHT, LRR, and PYD domains-containing protein 1 (NLRP1) is activated by 3C proteases (3Cpros) of enteroviruses, such as human rhinovirus (HRV). 3Cpros directly cleave human NLRP1 at a single site between Glu130 and Gly131 This cleavage triggers N-glycine-mediated degradation of the autoinhibitory NLRP1 N-terminal fragment via the cullinZER1/ZYG11B complex, which liberates the activating C-terminal fragment. Infection of primary human airway epithelial cells by live human HRV triggers NLRP1-dependent inflammasome activation and interleukin-18 secretion. Our findings establish 3Cpros as a pathogen-derived trigger for the human NLRP1 inflammasome and suggest that NLRP1 may contribute to inflammatory diseases of the airway.

Abstract COVID-19, the disease caused by SARS-CoV-2 (1), was declared a pandemic by the World Health Organization (WHO) in March 2020 (2). While awaiting a vaccine, several antivirals are being used to manage the disease with limited success (3, 4). To expand this arsenal, we screened 4 compound libraries: a United States Food and Drug Administration (FDA) approved drug library, an angiotensin converting enzyme-2 (ACE2) targeted compound library, a flavonoid compound library as well as a natural product library. Of the 121 compounds identified with activity against SARS-CoV-2, 7 were shortlisted for validation. We show for the first time that the active form of Vitamin D, calcitriol, exhibits significant potent activity against SARS-CoV-2. This finding paves the way for consideration of host-directed therapies for ring prophylaxis of contacts of SARS-CoV-2 patients.

Abstract As SARS-CoV-2 Omicron and other variants of concern continue spreading around the world, development of antibodies and vaccines to confer broad and protective activity is a global priority. Here, we report on the identification of a special group of nanobodies from immunized alpaca with exceptional breadth and potency against diverse sarbecoviruses including SARS-CoV-1, Omicron BA.1, and BA.2. Crystal structure analysis of one representative nanobody, 3-2A2-4, revealed a highly conserved epitope between the cryptic and the outer face of the receptor binding domain (RBD). The epitope is readily accessible regardless of RBD in “up” or “down” conformation and distinctive from the receptor ACE2 binding site. Passive delivery of 3-2A2-4 protected K18-hACE2 mice from infection of authentic SARS-CoV-2 Delta and Omicron. This group of nanobodies and the epitope identified should provide invaluable reference for the development of next generation antibody therapies and vaccines against wide varieties of SARS-CoV-2 infection and beyond.

ABSTRACT Animal models are used in preclinical trials to test vaccines, antivirals, monoclonal antibodies, and immunomodulatory drug therapies against SARS-CoV-2. However, these drugs often do not produce equivalent results in human clinical trials. Here, we show how different animal models infected with some of the most clinically relevant SARS-CoV-2 variants, WA1/2020, B.1.617.2/Delta, B.1.1.529/Omicron and BA5.2/Omicron, have independent outcomes. We show that in mice, B.1.617.2 is more pathogenic, followed by WA1, while B.1.1.529 showed an absence of clinical signs. Only B.1.1.529 was able to infect C57BL/6J mice, which lack the human ACE2 receptor. B.1.1.529-infected ACE2 mice had different T cell profiles compared to infected K18-hACE2 mice, while viral shedding profiles and viral titers in lungs were similar between the ACE2 and the C57BL/6J mice. These data suggest B.1.1.529 virus adaptation to a new host and shows that asymptomatic carriers can accumulate and shed virus. Next, we show how B.1.617.2, WA1 and BA5.2/Omicron have similar viral replication kinetics, pathogenicity, and viral shedding profiles in hamsters, demonstrating that the increased pathogenicity of B.1.617.2 observed in mice is host-dependent. Overall, these findings suggest that small animal models are useful to parallel human clinical data, but the experimental design places an important role in interpreting the data. IMPORTANCE There is a need to investigate SARS-CoV-2 variants phenotypes in different animal models due to the lack of reproducible outcomes when translating experiments to the human population. Our findings highlight the correlation of clinically relevant SARS-CoV-2 variants in animal models with human infections. Experimental design and understanding of correct animal models are essential to interpreting data to develop antivirals, vaccines, and other therapeutic compounds against COVID-19.

Abstract SETDB1 is a key regulator of lineage-specific genes and endogenous retroviral elements (ERVs) through its deposition of repressive H3K9me3 mark. Apart from its H3K9me3 regulatory role, SETDB1 has seldom been studied in terms of its other potential regulatory roles. To investigate this, a genomic survey of SETDB1 binding in mouse embryonic stem cells across multiple libraries was conducted, leading to the unexpected discovery of regions bereft of common repressive histone marks (H3K9me3, H3K27me3). These regions were enriched with the CTCF motif that is often associated with the topological regulator Cohesin. Further profiling of these non-H3K9me3 regions led to the discovery of a cluster of non-repeat loci that were co-bound by SETDB1 and Cohesin. These regions, which we named DiSCs (Domains involving SETDB1 and Cohesin) were seen to be proximal to the gene promoters involved in embryonic stem cell pluripotency and lineage development. Importantly, it was found that SETDB1-Cohesin co-regulate target gene expression and genome topology at these DiSCs. Depletion of SETDB1 led to localized dysregulation of Cohesin binding thereby locally disrupting topological structures. Dysregulated gene expression trends revealed the importance of this cluster in ES cell maintenance as well as at gene ‘islands’ that drive differentiation to other lineages. The ‘unearthing’ of the DiSCs thus unravels a unique topological and transcriptional axis of control regulated chiefly by SETDB1.

We present RNA-Bloom, a de novo RNA-seq assembly algorithm that leverages the rich information content in single-cell transcriptome sequencing (scRNA-seq) data to reconstruct cell-specific isoforms. We benchmark RNA-Bloom's performance against leading bulk RNA-seq assembly approaches, and illustrate its utility in detecting cell-specific gene fusion events using sequencing data from HiSeq-4000 and BGISEQ-500 platforms. We expect RNA-Bloom to boost the utility of scRNA-seq data, expanding what is informatically accessible now.

ABSTRACT Enterovirus 71 (EV-A71) causes Hand, Foot and Mouth Disease (HFMD) in children and has been associated with neurological complications. A siRNA screen in EV-A71 infected-motor neurons identified small GTPase Rab11a as a pro-viral host factor. Rab11a and Rab11b isoforms were interchangeably exploited by strains from major EV-A71 genogroups and Coxsackievirus 16, another major causative agent of HFMD. We showed that Rab11 did not play a role in viral entry, IRES-mediated protein translation, or viral genome replication, although it co-localized with replication organelles. GTPase-defective Rab11 mutants had no effect on EV-A71 replication, ruling out Rab11 involvement in intracellular trafficking of viral or host components. Instead, reduced VP2:VP0 ratio in siRab11-treated cells supported a role in provirion maturation. Co-immunoprecipitation and mass spectrometry revealed chaperones as Rab11 top interacting partners during infection. Among which, CCT8 subunit of the chaperone complex TRiC/CCT was found to interact with viral structural proteins specifically. Together, this study describes a novel, unconventional role for Rab11 during viral infection, where it participates in the complex process of virus morphogenesis by recruiting essential chaperone proteins.

Abstract Early prognosis of abnormal vasculopathy is essential for effective clinical management of severe dengue patients. An exaggerated interferon (IFN) response and release of vasoactive factors from endothelial cells cause vasculopathy. This study shows that dengue 2 (DENV2) infection of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) results in differentially regulated miRNAs important for endothelial function. miR-573 was significantly down-regulated in DENV2-infected HUVEC due to decreased Peroxisome Proliferator Activator Receptor Gamma (PPARγ) activity. Restoring miR-573 expression decreased endothelial permeability by suppressing the expression of vasoactive angiopoietin 2 (ANGPT2). We also found that miR-573 suppressed the proinflammatory IFN response through direct downregulation of toll like receptor 2 (TLR2) expression. Our study provides a novel insight into miR-573 mediated regulation of endothelial function during DENV2 infection which can be further translated into a potential therapeutic and prognostic agent for severe dengue patients.