Abstract The recent emergence of B.1.1.529, the Omicron variant 1,2 , has raised concerns of escape from protection by vaccines and therapeutic antibodies. A key test for potential countermeasures against B.1.1.529 is their activity in preclinical rodent models of respiratory tract disease. Here, using the collaborative network of the SARS-CoV-2 Assessment of Viral Evolution (SAVE) programme of the National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), we evaluated the ability of several B.1.1.529 isolates to cause infection and disease in immunocompetent and human ACE2 (hACE2)-expressing mice and hamsters. Despite modelling data indicating that B.1.1.529 spike can bind more avidly to mouse ACE2 (refs. 3,4 ), we observed less infection by B.1.1.529 in 129, C57BL/6, BALB/c and K18-hACE2 transgenic mice than by previous SARS-CoV-2 variants, with limited weight loss and lower viral burden in the upper and lower respiratory tracts. In wild-type and hACE2 transgenic hamsters, lung infection, clinical disease and pathology with B.1.1.529 were also milder than with historical isolates or other SARS-CoV-2 variants of concern. Overall, experiments from the SAVE/NIAID network with several B.1.1.529 isolates demonstrate attenuated lung disease in rodents, which parallels preliminary human clinical data.

Abstract For efficient cell entry and membrane fusion, SARS-CoV-2 spike (S) protein needs to be cleaved at two different sites, S1/S2 and S2’ by different cellular proteases such as furin and TMPRSS2. Polymorphisms in the S protein can affect cleavage, viral transmission, and pathogenesis. Here, we investigated the role of arising S polymorphisms in vitro and in vivo to understand the emergence of SARS-CoV-2 variants. First, we showed that the S:655Y is selected after in vivo replication in the mink model. This mutation is present in the Gamma Variant Of Concern (VOC) but it also occurred sporadically in early SARS-CoV-2 human isolates. To better understand the impact of this polymorphism, we analyzed the in vitro properties of a panel of SARS-CoV-2 isolates containing S:655Y in different lineage backgrounds. Results demonstrated that this mutation enhances viral replication and spike protein cleavage. Viral competition experiments using hamsters infected with WA1 and WA1-655Y isolates showed that the variant with 655Y became dominant in both direct infected and direct contact animals. Finally, we investigated the cleavage efficiency and fusogenic properties of the spike protein of selected VOCs containing different mutations in their spike proteins. Results showed that all VOCs have evolved to acquire an increased spike cleavage and fusogenic capacity despite having different sets of mutations in the S protein. Our study demonstrates that the S:655Y is an important adaptative mutation that increases viral cell entry, transmission, and host susceptibility. Moreover, SARS-COV-2 VOCs showed a convergent evolution that promotes the S protein processing.

We and others have previously shown that the SARS-CoV-2 accessory protein ORF6 is a powerful antagonist of the interferon (IFN) signaling pathway by directly interacting with Nup98-Rae1 at the nuclear pore complex (NPC) and disrupting bidirectional nucleo-cytoplasmic trafficking. In this study, we further assessed the role of ORF6 during infection using recombinant SARS-CoV-2 viruses carrying either a deletion or a well characterized M58R loss-of-function mutation in ORF6. We show that ORF6 plays a key role in the antagonism of IFN signaling and in viral pathogenesis by interfering with karyopherin(importin)-mediated nuclear import during SARS-CoV-2 infection both in vitro , and in the Syrian golden hamster model in vivo . In addition, we found that ORF6-Nup98 interaction also contributes to inhibition of cellular mRNA export during SARS-CoV-2 infection. As a result, ORF6 expression significantly remodels the host cell proteome upon infection. Importantly, we also unravel a previously unrecognized function of ORF6 in the modulation of viral protein expression, which is independent of its function at the nuclear pore. Lastly, we characterized the ORF6 D61L mutation that recently emerged in Omicron BA.2 and BA.4 and demonstrated that it is able to disrupt ORF6 protein functions at the NPC and to impair SARS-CoV-2 innate immune evasion strategies. Importantly, the now more abundant Omicron BA.5 lacks this loss-of-function polymorphism in ORF6. Altogether, our findings not only further highlight the key role of ORF6 in the antagonism of the antiviral innate immune response, but also emphasize the importance of studying the role of non-spike mutations to better understand the mechanisms governing differential pathogenicity and immune evasion strategies of SARS-CoV-2 and its evolving variants.SARS-CoV-2 ORF6 subverts bidirectional nucleo-cytoplasmic trafficking to inhibit host gene expression and contribute to viral pathogenesis.

ABSTRACT A series of SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) have evolved in humans during the COVID-19 pandemic—Alpha, Beta, Gamma, Delta, and Omicron. Here, we used global proteomic and genomic analyses during infection to understand the molecular responses driving VOC evolution. We discovered VOC-specific differences in viral RNA and protein expression levels, including for N, Orf6, and Orf9b, and pinpointed several viral mutations responsible. An analysis of the host response to VOC infection and comprehensive interrogation of altered virus-host protein-protein interactions revealed conserved and divergent regulation of biological pathways. For example, regulation of host translation was highly conserved, consistent with suppression of VOC replication in mice using the translation inhibitor plitidepsin. Conversely, modulation of the host inflammatory response was most divergent, where we found Alpha and Beta, but not Omicron BA.1, antagonized interferon stimulated genes (ISGs), a phenotype that correlated with differing levels of Orf6. Additionally, Delta more strongly upregulated proinflammatory genes compared to other VOCs. Systematic comparison of Omicron subvariants revealed BA.5 to have evolved enhanced ISG and proinflammatory gene suppression that similarly correlated with Orf6 expression, effects not seen in BA.4 due to a mutation that disrupts the Orf6-nuclear pore interaction. Our findings describe how VOCs have evolved to fine-tune viral protein expression and protein-protein interactions to evade both innate and adaptive immune responses, offering a likely explanation for increased transmission in humans. One sentence summary Systematic proteomic and genomic analyses of SARS-CoV-2 variants of concern reveal how variant-specific mutations alter viral gene expression, virus-host protein complexes, and the host response to infection with applications to therapy and future pandemic preparedness.

Hybrid immunity to SARS-CoV-2 provides superior protection to re-infection. We performed immune profiling studies during breakthrough infections in mRNA-vaccinated hamsters to evaluate hybrid immunity induction. mRNA vaccine, BNT162b2, was dosed to induce binding antibody titers against ancestral spike, but inefficient serum virus neutralization of ancestral SARS-CoV-2 or variants of concern (VoCs). Vaccination reduced morbidity and controlled lung virus titers for ancestral virus and Alpha but allowed breakthrough infections in Beta, Delta and Mu-challenged hamsters. Vaccination primed T cell responses that were boosted by infection. Infection back-boosted neutralizing antibody responses against ancestral virus and VoCs. Hybrid immunity resulted in more cross-reactive sera. Transcriptomics post-infection reflects both vaccination status and disease course and suggests a role for interstitial macrophages in vaccine-mediated protection. Therefore, protection by vaccination, even in the absence of high titers of neutralizing antibodies in the serum, correlates with recall of broadly reactive B- and T-cell responses.

Preeclampsia (PE) is a progressive, gestational condition marked by physiological and metabolic manifestations. Significant research on the underlying genetic factors is underway; however, the role of renin-angiotensin system (RAS)-associated angiotensinogen protein (AGT), which is a major checkpoint for hypertensive disorders, has produced heterogeneous outcomes with varying geographical and ethnic data especially within Pakistani population. Thus necessitating the need to explore the understudy group. The study focused on the contribution of two prominent single nucleotide polymorphisms (SNPs) of AGT gene (M235T and T174M) with the incidence and/or risk of PE among the Pakistani population. A total of 150 participants were divided into two groups: 100 cases and 50 controls. Allele-specific polymerase chain reaction (AS-PCR) was performed. The results statistically suggested a significant correlation between the polymorphism and elevated disease risk with the C allele in case of M235T and T allele with T174M indicating the influence of genetic variation on disease pathophysiology. Furthermore, an increased likelihood was observed for the M235T variant (CT vs. TT = OR: 3.3, CI 1.3–8.8) (CC vs. TT = OR: 16.3, CI 3.0–88.9); conversely, for the second variant, T174M was also observed to be associated with the disease, thus favoring the outcome (CT vs. CC = OR: 4.6, CI 1.5–14.2) and adjusted odds ratio (CT vs. CC = AOR: 8.2, CI 2.5–27.2). The study highlights a prospective chance of disease occurrence among subjects with C allele in case of M235T as opposed to the T allele in T124M variant; though the preliminary findings seem promising, the limited sample size restricts their generalizability. Further validation of the results with larger cohort and diverse populations is essential in strengthening the statistical power and enable more definitive conclusions regarding the polymorphism's role in disease development.